第42卷第2期2019年6月㊀㊀㊀㊀㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)J o u r n a l o fL i a o n i n g N o r m a lU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )㊀㊀㊀㊀㊀V o l .42㊀N o .2J u n .㊀2019㊀㊀收稿日期:2018G12G25基金项目:国家自然科学基金资助青年项目(31301880);辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(L J Q 2015057);大连市高层次人才创新支持计划项目(2015R 067)作者简介:李庆伟(1955G),男,辽宁大连人,辽宁师范大学教授,博士,.E Gm a i l :l i qw@263.c o m ㊀㊀文章编号:1000G1735(2019)02G0215G08㊀㊀D O I :10.11679/l s x b l k 2019020215G P I 锚一种复杂的蛋白质翻译后修饰李庆伟1,2,㊀宋㊀涛1,2,㊀勾㊀萌1,2,㊀滕洪明1,2,㊀卢佳丽1,2(1.辽宁师范大学生命科学学院,辽宁大连㊀116081;2.辽宁师范大学七鳃鳗研究中心,辽宁大连㊀116081)摘㊀要:糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(g l y c o s y l p h o s p h a t i d yl i n o s i t o l Ga n c h o r e d p r o t e i n s ,G P I GA P s )是一种在真核生物细胞膜表面普遍存在的蛋白质,最大特点是没有跨膜结构域和胞质尾区,通过翻译后修饰产生的G P I 结构锚定在细胞膜上.G P I 锚结构复杂,由磷酸氨基乙醇联结部㊁核心糖链和磷酸肌醇尾组成.核心糖链中的甘露糖㊁葡萄糖胺㊁磷酸肌醇残基可不同程度地被磷酸氨基乙醇和其他糖类修饰.尽管被精确解析出的G P I锚结构还较少,但已在分子水平上证明G P I 锚具有非常多样的生物学功能,如信号传导㊁细胞黏附㊁蛋白质转运和免疫反应等等.近年来,由于实验技术的进步,G P I 锚的相关研究也在逐步深入.对G P I 锚独特的翻译后修饰及其功能的最新研究进行分析归纳.关键词:糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白;G P I 锚结构;G P I 锚功能;信号传导中图分类号:Q 539㊀㊀㊀文献标识码:A自1985年被发现以来,糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(g l y c o s y l p h o s p h a t i d yl i n o s i t o l Ga n c h o r e d p r o Gt e i n s ,G P I GA P s )是在真核动物中独有的蛋白质翻译后修饰,越来越受到人们的重视[1G7].独特而复杂的翻译后修饰可通过糖基化磷脂酰肌醇结构[8G9],连接在某些缺乏跨膜结构域和胞质尾区的蛋白质羧基末端,从而将此类蛋白质定位在细胞质膜的胞外侧,最终在信号传导㊁细胞黏附㊁蛋白质转运和免疫反应等方面发挥作用.不同于一般的翻译后修饰,G P I 锚结构复杂,由磷酸氨基乙醇联结部㊁核心糖链和磷酸肌醇组成(图1),而核心糖链中的甘露糖㊁葡萄糖胺㊁磷酸肌醇残基还可以不同程度地被磷酸氨基乙醇和其他糖类修饰[10G11].这种复杂结构决定了G P I 锚的功能并不局限于细胞质膜插入.本文对近年来G P I 锚结构和功能的研究进行分析归纳.1㊀G P I 锚的发现20世纪70年代,从蜡状芽孢杆菌中分离出了一种磷脂酶,该酶可以从组织中释放碱性磷脂酶(A l k a l i n e p h o s p h o l i p a s e ,A P a s e )[12],因此,这种酶被命名为磷脂酰肌醇G磷脂酶(P h o s p h a t i d yl i n o s i t o l Gs p e c i f i c p h o s p h o l i pa s eC ,P I GP L C ).在之后的几年里,陆续有研究者发现,经过P I GP L C 处理后的小鼠组织,还可释放出5ᶄG核苷酸酶[13]和红细胞乙酰胆碱酯酶[14].人们开始意识到,某些蛋白是以共价键形式,通过磷脂酰肌醇结合在细胞膜表面的.直到1985年,G P I 锚定蛋白的基本结构才被发现[15].起初,受限于复杂的分离纯化过程,G P I 锚定蛋白鉴定的通量一直很低.随着纳升液相㊁高分辨质谱等分析仪器的发展,以及蛋白序列数据库的完善,批量鉴定G P I 锚定蛋白也成了可能[9].2003年,J e n s e n 等[16]216㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷在前人的基础上,综合多种提取方法,在拟南芥细胞膜中同时检测到44种G P I锚定蛋白.2013年,日本科学家采用更先进的L T Q O纳升液相G电喷雾质谱R B I T R A P质谱仪,在人卵巢癌细胞中同时鉴定出10个G P I锚定蛋白和12个G P I锚的修饰位点[17].随后,他们又在此基础上,通过二氧化钛富集,实现了相对高通量的G P I锚定蛋白及其修饰位点的组学分析[18].图1㊀人类的G P I锚的结构F i g.1㊀S t r u c t u r e o f t h eG P I a n c h o r f r o mh u m a ne r y t h r o c y t e a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e[19]T h e t o pp a r t i s p h o s p h o e t h a n o l a m i n e l i n k e r,t h e s e r i a l n u m b e r p a r t i s p h o s p h o l i p i d t a i l,a n d t h e r e s t i s c o n v e r s e d g l y c a n c o r e 2㊀G P I锚核心聚糖的结构及解析通过核磁共振波谱㊁质谱㊁全甲基化修饰和外切糖苷酶消化等方法,首次确定了布氏锥虫V S G蛋白G P I锚的精确结构[20].随后,H o m a n s等人[21]采用相同的方法得到了鼠脑糖蛋白T h yG1的G P I锚精确结构.之后的十几年里,有超过20种原核和真核动物的G P I锚定蛋白的锚结构被解析出来(表1).G P I锚结构高度保守,其核心糖链为α1G2G甘露糖Gα1G6G甘露糖Gα1G4G甘露糖Gα1G6G葡萄糖胺G肌醇.核心糖链上含有6个可变的修饰位点R1~R6(图2).在真核生物中,R3为高度保守的磷酸乙醇胺,而其余位点则由磷酸乙醇胺㊁各种糖类和棕榈酰化等修饰.R1位修饰基本都是甘露糖,而NG乙酰葡萄糖胺等比较复杂的修饰,则通常出现在R4上.R5上的修饰非常罕见,迄今只有来自锥虫里的N E T N E S具有此结构[22].G P I锚侧链修饰的机理目前尚不明确.有研究认为影响糖基化修饰的蛋白质也能够影响G P I锚侧链的糖修饰[21].例如,膜蛋白R e d u c e dGf o l a t e t r a n s p o r t e rG1(R F T1)可影响G P I锚侧链的修饰[23].这一发现说明G P I锚侧链的发生是受到蛋白质调控的.这种调控会反馈在G P I锚的功能上.但相关研究仍处于初级阶段,尚有待进一步的研究.3㊀G P I锚的功能G P I锚复杂的结构特征不仅影响蛋白的结构特征,同时还可能参与了多项细胞的生物学功能,下面是近年来对此研究的7个方面总结.3.1㊀G P I锚对蛋白质整体结构的影响G P I锚可能会影响连接蛋白的整体空间构象,进而影响抗体对相应蛋白质的识别.比如,T h yG1第2期李庆伟等:㊀G P I锚 一种复杂的蛋白质翻译后修饰217㊀表1㊀已知的G P I锚的结构[24G28]T a b l e1㊀S t r u c t u r e s o f k n o w nG P I a n c h o r sP r o t e i n R1R2R3R4R5R6r a t b r a i nT h yG1ʃM a nα1G2O H P E t NʃG a l N A cβ1G4O H O Hh u m a ne r y t h r o c y t eA C h E O HʃP E t N P E t N O H O H p a l m i t a t e h a m s t e r b r a i n s c r a p i e p r i o n p r o t e i nʃM a nα1G2O H P E t N(ʃN A N A)G(ʃG a l)GG a l N A cβ1G4O H O Hh u m a nu r i n eC D59ʃM a nα1G2O H P E t NʃG a l N A cβ1G4O H p l a m i t a t e m o u s e s k e l e t a lm u s c l eN C AMʃM a nα1G2n d P E t NʃG a l N A cβ1G4O H O Hb o v i n e l i v e r5ᶄGn uc l e o t id a s eʃM a nα1G2ʃP E t N P E t NʃHe x N A c O H O Hh u m a n p l a c e n t a lA P a s e O HʃP E t N P E t N O H O H O Hh u m a nC D52ʃM a nα1G2ʃP E t N P E t N O H O H p a l m i t a t e p i g k i d n e y m e m b r a n e d i p e p t i d a s e O HʃP E t N P E t N(ʃG a lβ1G3)G a l N A cβ1G4O H O Hh u m a nk i d n e y m e m b r a n e d i p e p t i d a s eʃM a nα1G2n d P E t N(ʃG a lβ1G3)G a l N A cβ1G4O H O HT r y p a n o s o m a b r u c e i V S G O H O H O HʃG a lα1G2(G a lα1G2G a lα1G6)G a lα1G3O H O H T.c r u z i1G7ʃM a nα1G2O H O H O H O H O H T.c r u z i m u c i n s M a nα1G2H e x A E P T.c r u z i N E T N E SʃM a nα1G2O H O H O H P E t N O HL e i s h m a n i am a j o r g p63O H O H O H O H O H O HS a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e g p125ʃM a nα1G2M a nα1G2o rO H O H O H O H d i a c y lGg l y c e r o lM a nα1G3M a nα1G2A s p e r g i l l u s f u m i g a t u s P h o A pʃM a nα1G3M a nα1G2O H O H O H O H O HP y r u s c o m m u n i s a r a b i n o g a l a c t a n p r o t e i n s O H O H O HʃG a l N A cβ1G4O H O HD i c t y o s t e l i u md i s c o i d e u m P s AʃM a nα1G2n d n d O H O H O HT r y p a n o s o m a c o n g o l e n s e V S G n d n d n d G a lβ1G6βG l c N A c n d n dT o r p e d o A C h E G l cαʃP E t N P E T NʃG a l N A cβn d n dʃi n d i c a t e s c e r t a i ns i d e c h a i n sm a y o n l y b e p r e s e n t i n a p r o p o r t i o no fG P I a n c h o r s,O Hi n d i c a t e s t h a t n o s i d e c h a i n i s k n o w n t o b e p r e sGe n t;n d i n d i c a t e s t h a t t h e s i d e c h a i nh a s n o t b e e n d e t e r m i n e d.M a n i sm a n n o s e,G a l i s g a l a c t o s e,G a l N A c i sNGa c e t y l g a l a c t o s a m i n e,N AGN Ai s s i a l i c a c i d,H e x N A c i sNGa c e t y l h e x o s a m i n e a n dP E t Ni s p h o s p h o e t h a n o l a m i n e图2㊀G P I锚链侧链的各种修改F i g.2㊀V a r i o u sm o d i f i c a t i o n s o fG P I a n c h o r s i d e c h a i n(T h y m u s c e l l a n t i g e n1)的抗体O X7并不能识别经过P IGP L C处理后的T h yG1.圆二色谱分析结果表明可溶的T h yG1和带有G P I锚的T h yG1具有不同的二级结构.这意味着T h yG1的整体构象受到了G P I锚的影响[29].H o m a n s等[30]通过多种核磁手段,发现布鲁斯锥虫V S G的G P I锚在细胞质膜上存在扩展构象.此外,有些G P I锚定蛋白在不同的组织里可产生结构差异.如神经细胞黏附因子(n e u r a l c e l l a d h e s i o nm o l e c u l e,N C AM)在肌肉组织里表达时,为典型的可溶性G P I锚定蛋白;而在脑组织表达时,则为跨膜蛋白,这可能与G P I锚所结合的细胞膜表面脂筏有关[31].研究人员采用荧光共振能量转移技术,在人造脂双分子层中分析荧光标记的胎盘碱性磷酸酶(p l a c e n t a l a l k a l i n e p h o s p h a t a s e, P L A P)时发现,其蛋白部分和脂双分子层的距离大概为1.0~1.4n m.G P I锚可在这一空间折叠,进而影响其连接蛋白的整体构象[32].3.2㊀G P I锚参与调控信号传导大量研究结果表明,G P I锚定蛋白可通过与糖鞘脂㊁s r c家族蛋白酪氨酸激酶(p r o t e i n t y r o s i n ek iGn a s e,P T K)以及G蛋白等相互作用从而进行信号传递[33].有研究表明,G P I锚所介导的信号传导过程主要包括钙离子的转运㊁蛋白质的磷酸化和细胞激素分泌等,而在去掉G P I锚后,相应的信号转导过程停滞[33].因此,尽管G P I锚结构没有跨膜,但从某种程度上已经行使了跨膜结构域的功能,在信号传导中起到了关键作用.并且不同于传统的跨膜结构域,这种信号传导过程是通过某种物理方式实现218㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷的[34].不过,目前研究对G P I锚在信号传导中的位置尚存在争议.毫无疑问,G P I锚能够参与调控信号传导,但它本身并不能单独发挥作用,而是需要通过与生长因子等蛋白质结合才能和跨膜受体发生相互作用.2013年,P a r k等人[35]发现6次跨膜蛋白甘油磷酸二酯磷酸二酯酶2(G l y c e r o p h o s p h o d i e s t e r p h o s p h o d i e s t e r a s e2,G D E2)可以水解运动神经元祖细胞膜表面的G P I锚,并从膜上释放出R E C K蛋白(R e v e r s i o nGi n d u c i n g c y s t e i n eGr i c h p r o t e i nw i t hk a z a lm o t i f,R E C K),从而使之失活.R E C K失活后可导致依赖金属蛋白酶去整合素家族(Ad i s i n t e g r i na n dm e t a l l o p r o t e a s e,A D AM)的N o t c h配体不再受到抑制,从而最终抑制了N o t c h信号通路.这是一种新的神经发生起始机制.此外,有研究认为G D E2也可通过切割另一种G P I锚定蛋白G P C6的G P I锚结构来诱导神经元的分化过程[36].然而, G P I锚水解启动的神经元分化是否是细胞的一种固有信号机制依然在探索中.同时,也有一些疾病的产生与G P I锚结构缺失所导致的信号传导消失有直接联系,如G P I锚缺陷型的C D55㊁C D59就与阵发性睡眠性血红蛋白尿的发生有关[32].3.3㊀G P I锚可能是顶端信号靶点上皮细胞膜上含有多种G P I锚定蛋白,可能是用于定位顶端信号靶点.L i s a n t i等人[37G38]发现新合成的G P IGA P s不需要经过极化的狗肾(M a d i nGD a r b y c a n i n ek i d n e y,M D C K)细胞的基底膜,而是直接被运送到细胞顶膜.1992年,B r o w n等人[39]发现哺乳动物碱性磷酸酶(P L A P)可以在极化的M D C K 细胞中表达后,和脂筏连接并从高尔基体转运至细胞膜表面.由此B r o w n等人推测细胞膜上的脂筏可能是囊泡形成的平台,而G P I锚则为将蛋白和脂筏相连的顶端靶点结构域.然而,F i s h e r等人[40]采用大鼠甲状腺上皮细胞则将绝大部分G P I锚定蛋白转运到基底膜表面,其他研究也清楚地显示部分M D C K细胞里的极化蛋白甚至并没有和脂筏相连的顶端靶点结构域[41].因此,S c h u c k等人[41]认为这种现象应归因于蛋白质的NG糖基化,而不是G P I锚.不过,造成这种现象的原因也可能是由于这种转运机制在细胞内并不是唯一的(图3).由于G P I锚定蛋白结构的复杂和多变性,对其功能不能一概而论,待有更多的研究成果时再进行讨论.图3㊀G P I锚的转运和修饰F i g.3㊀T r a f f i c k i n g a n d r e m o d e l i n g o fG P IA n c h o r3.4㊀G P I锚可以与细菌毒素结合对细胞产生杀伤气单胞溶菌素(A e r o l y s i n)是嗜水气单胞菌(A e r o m o n a s h y d r o p h i l i a)分泌的一种细菌毒素.这种亲水的毒素蛋白以寡聚物的形式连接在某些对其敏感的细胞表面并嵌入细胞膜,在细胞膜上成孔后导致细胞的死亡.而对气单胞溶菌素敏感的蛋白,虽然功能不同,但都具有G P I锚结构[42].1998年,D i e p 等人[42]证明了G P I锚结构对气单胞溶菌素与敏感细胞的结合是必需的.不过,同样是G P I锚定蛋白,有些则对气单胞溶菌素不敏感.决定这个选择性的关键,不在于G P I锚的核心糖链,而是在于其侧链.第2期李庆伟等:㊀G P I锚 一种复杂的蛋白质翻译后修饰219㊀K e i k o等人[43]发现去除P L A P中G P I锚的βGNG乙酰葡萄糖胺侧链后,原本对气单胞溶菌素敏感的P L A P变得不再敏感.这一发现表明核心糖链侧链的多样性可能会促使G P I锚与某些蛋白结合时具有特异性.随后,G o r d o n等人[44]从败血梭状芽孢杆菌(C l o s t r i d i u ms e p t i c u m)中分离到的另一种成孔蛋白a l p h a t o x i n也被证明可以和G P I锚结合.但除成孔毒素以外,G P I锚对蛋白结合的特异性还未见报道,与成孔毒素的特异性结合也仅有上文的2例.3.5㊀G P I锚对蛋白质的连接和固定G P I锚单纯起到物理上的 锚定 作用,即把蛋白质固定在细胞膜表面,是它最基本也是最直接的功能.例如,雌性的生殖道含有大量的补体成分,这些补体成分在防御感染的同时,也会对精子进行攻击.这时锚定在精子表面的C D55就可保护精子免受补体系统的攻击,以维持精子在生殖道中的存活.同样,精子表面锚定的C D73则在精子穿越生殖道时,保护精子不受免疫系统攻击[45].2004年,P a n c e r 等[46]发现来自无颌类脊椎动物七鳃鳗的可变淋巴受体可利用G P I锚与淋巴细胞表面相连,通过其重复亮氨酸单元识别多样性的抗原,产生的免疫反应可促使淋巴细胞转化形成分泌型浆细胞,从而分泌特异性的可变淋巴受体B抗体(V a r i a b l e l y m p h o c y t e r e c e p t o rB,V L R B),最终实现其适应性免疫反应.这一发现证明除了I g G分子外,还存在第二种适应性免疫系统,为适应性免疫系统的研究翻开了新的篇章.3.6㊀G P I锚的抗真菌作用除了具有细胞壁外,真菌细胞的结构和代谢都与哺乳动物细胞十分相似.因此,多数抗真菌药物也可能作用于人类细胞的相应靶点而产生毒性和耐药性,这也成了抗真菌药物应用的一大桎梏.目前,临床研究急需找到新的㊁既安全又广谱,同时又和现有抗真菌药物作用机制不同的抗真菌活性分子[47G48].有研究报道显示分布在真菌细胞壁外侧的G P I锚对于维持真菌细胞壁的完整性发挥着非常重要的作用且高度保守.因此,G P I锚有望成为新一代的广谱抗真菌药物的靶点[49].例如,G w t1蛋白含有13个跨膜结构域,是一种对酰化G P I锚形成起重要作用的酰基转移酶.而G P I锚酰化后能够将甘露糖蛋白连接在白色念珠菌的细胞壁上,从而维持细胞壁的完整.也就是说,抑制G w t1的表达就可阻碍白色念珠菌细胞壁的形成[50].近年来,M c d4作为一种乙醇胺磷酸转移酶也被认为与G P I锚磷酸氨基乙醇的形成有关.基于同样的原理,已有研究开始筛选G w t1和M c d4的抑制剂,如g e p i n a c i n㊁10b和E1210等已进入体外和体内实验阶段[51].国内也有相关单位开始对G w t1的抑制剂进行结构改造和修饰,希望这种新的药物可以取代逐渐产生抗药性的氮唑类药物和尚不成熟的βG1,3G葡聚糖合成抑制剂,成为新一代抗真菌的首选药物.3.7㊀G P I锚可能与朊病毒的发病机理有关朊病毒相关疾病(如羊瘙痒病和疯牛病)广泛存在于哺乳动物中,其发病机理是正常阮粒蛋白P r P C转变为致病性的异构体P r p S c.P r p S c在细胞外沉积可促使大脑中形成斑块,神经纤维网出现不连续的卵形和球形空洞,神经细胞肿胀成气球状,细胞质变窄以及神经细胞变性及坏死,最终导致脑损伤.P r P C和P r p S c都是G P I锚定蛋白,但是经P IGP L C酶解后,P r P C能从细胞膜上释放出来,而P r p S c则不能.因此,G P I锚结构被认为与P r p S c的形成和转运有关[52G53].2005年,C h e s e b r o等[54]在小鼠中敲除P r P C的G P I锚定位点,再利用P r p S c对小鼠进行侵染.结果发现,虽然小鼠大脑中含有大量的P r p S c,但是小鼠本身并未出现阮病毒疾病的临床表现.因此,C h e s e b r o等推测G P I锚和P r P C的转变无相关性,但是其缺失会阻断P r p S c所产生的神经毒性的信号传递.有研究发现G P I锚的M o t i f越短,P r P C转化为P r p S c的效率越低,仅减少一个氨基酸都会产生非常明显的效果[55].L i h e n g Y a n g等[56]发现,G P I锚结构的缺失会促进原朊蛋白p r oGP r P的形成.但总体而言,G P I锚在P r p S c形成的作用机制尚在探讨.4㊀问题与展望综上所述,G P I锚的功能具有多样性.这种多样性一方面源于复杂的结构,另一方面也与其锚定的220㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷蛋白种类繁多有关.目前,对G P I锚功能的研究大多数还是集中在与G P I锚结合的蛋白上,而专注于G P I锚功能的研究则并不多.而且,目前对G P I锚结构和脂筏之间的水解,还是以P IGP L C酶为主.相信还有许多G P I锚定蛋白尚未被发现,还有更多种类的G P I锚结构等待被解析,G P I锚侧链上还有很多秘密等待去发掘.随着提取方法的改进和质谱等分析手段的进步,G P I锚的功能研究会逐渐步入快车道.参考文献:[1]㊀L OW M G.T h e g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o ro fm e m b r a n e p r o t e i n s[J].B i o c h i m i c ae tB i o p h y s i c aA c t a-R e v i e w so nB iGo m e m b r a n e s,1989,988(3):427G454.[2]㊀C H A S E N N M,A S A D YB,L E M G R U B E RL,e t a l.A g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d c a r b o n i c a n h y d r a s eGr e l a t e d p r o t e i no f T o x o p l a s m a g o n d i i i s i m p o r t a n t f o r r h o p t r y b i o g e n e s i s a n dv i r u l e n c e[J].M s p h e r e,2017,2(3):1G16.[3]㊀K OMA T HSS,S I N G HSL,P R A T Y U S H A V A,e t a l.G e n e r a t i n g a n c h o r s o n l y t o l o s e t h e m:T h e u n u s u a l s t o r y o f g l y c o s y l p h o sGp h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r b i o s y n t h e s i s a n d r e m o d e l i n g i n y e a s t a n d f u n g i[J].I U B M BL i f e,2018,70(5):355G383.[4]㊀Z U R Z O L OC,S I M O N SK.G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r o t e i n s:M e m b r a n e o r g a n i z a t i o n a n d t r a n s p o r t[J].B i o c h i m i c a e tB i o p h y s i c aA c t a(B B A)-B i o m e m b r a n e s,2016,1858(4):632G639.[5]㊀K R I S H N E G OWD AG,H A J J A RA M,Z HUJ i a n z h o n g,e t a l.I n d u c t i o n o f p r o i n f l a m m a t o r y r e s p o n s e s i nm a c r o p h a g e s b y t h e g l y c oGs y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l s o f P l a s m o d i u m f a l c i p a r u m:C e l l s i g n a l i n g r e c e p t o r s,g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l(G P I)s t r u c t u r a l r eGq u i r e m e n t,a n d r e g u l a t i o no fG P I a c t i v i t y[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2005,280(9):8606G8616.[6]㊀WA T A N A B EK,B I A N C OC,S T R I Z Z I L,e t a l.G r o w t h f a c t o r i n d u c t i o n o f c r i p t oG1s h e d d i n g b y g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGp h o sGp h o l i p a s eDa n d e n h a n c e m e n t o f e n d o t h e l i a l c e l lm i g r a t i o n[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2016,282(43):31643G31655.[7]㊀L I J,M O U Y N AI,H E N R YC,e t a l.G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r s f r o m g a l a c t o m a n n a na n dG P IGa n c h o r e d p r o t e i n a r e s y nGt h e s i z e db y d i s t i n c t p a t h w a y s i n A s p e r g i l l u s f u m i g a t u s[J].J o u r n a l o f F u n g i,2018,4(1):19G32.[8]㊀B I R G I TE,S E B A S T I A N M S,MA R I A N,e t a l.E n z y m e s a n d a u x i l i a r y f a c t o r s f o rG P I l i p i d a n c h o r b i o s y n t h e s i s a n d p o s tGt r a n s l aGt i o n a l t r a n s f e r t o p r o t e i n s[J].B i o e s s a y s,2010,25(4):367G385.[9]㊀T I E D E A,B A S T I S C HI,S C HU B E R TJ,e t a l.B i o s y n t h e s i so f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l s i nm a m m a l s a n du n i c e l l u l a rm i c r o b e s [J].B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1999,380(5):503G524.[10]㊀L OW M G,S A L T I E LA R.S t r u c t u r a l a n d f u n c t i o n a l r o l e s o f g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l i nm e m b r a n e s[J].S c i e n c e,1988,239(4837):268G275.[11]㊀F E R G U S O N M A,L OW M G,C R O S SGA.G l y c o s y lGs nG1,2Gd i m y r i s t y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l i s c o v a l e n t l y l i n k e d t o T r y p a n o s o m ab r uc e i v a r i a n t s u r f a c e g l y c o p r o t e i n[J].J o u r n a l o fB i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1985,260(27):14547G14555.[12]㊀M I C H E L LR H.I n o s i t o l p h o s p h o l i p i d s a n d c e l l s u r f a c e r e c e p t o r f u n c t i o n[J].B i o c h i m i c a e t B i o p h y s i c aA c t a(B B A)-R e v i e w s o nB i o m e m b r a n e s,1975,415(1):81G147.[13]㊀R O B E R T S W L,MY H E RJ J,K U K S I SA,e t a l.L i p i da n a l y s i so f t h e g l y c o i n o s i t o l p h o s p h o l i p i dm e m b r a n e a n c h o r o fh u m a neGr y t h r o c y t e a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e.P a l m i t o y l a t i o no f i n o s i t o l r e s u l t s i nr e s i s t a n c et o p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGs p e c i f i c p h o s p h o l i p a s eC [J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1988,263(35):18766G18775.[14]㊀L OW M G,P R A S A D A R.A p h o s p h o l i p a s eDs p e c i f i c f o r t h e p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r o f c e l lGs u r f a c e p r o t e i n s i s a b u n d a n t i n p l a s m a[J].P r o c e e d i n g o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s,1988,85(4):980G984.[15]㊀B R E W I S IA,F E R G U S O N M A,M E H L E R T A,e t a l.S t r u c t u r e s o f t h e g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r s o f p o r c i n e a n dh uGm a n r e n a lm e m b r a n e d i p e p t i d a s e.C o m p r e h e n s i v e s t r u c t u r a l s t u d i e s o n t h e p o r c i n e a n c h o r a n d i n t e r s p e c i e s c o m p a r i s o no f t h e g l yGc a n c o r e s t r u c t u r e s[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1995,270(39):22946G22956.[16]㊀E L O R T Z AF,N UH S ETS,F O S T E RLJ,e t a l.P r o t e o m i c a n a l y s i s o f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e dm e m b r a n e p r o t e i n s [J].M o l e c u l a rC e l l u l a rP r o t e o m i c s,2003,2(12):1261G1270.[17]㊀MA S U I S H IY,N OMU R A A,O K A Y AMA A,e t a l.M a s ss p e c t r o m e t r i c i d e n t i f i c a t i o no f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p e p t i d e s[J].J o u r n a l o f P r o t e o m eR e s e a r c h,2013,12(10):4617G4626.[18]㊀MA S U I S H IY,K I MU R AY,A R A K AWA N,e t a l.I d e n t i f i c a t i o n o f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r o t e i n s a n dωGs i t e s uGs i n g T i O2Gb a s e da f f i n i t yp u r i f i c a t i o n f o l l o w e db y h y d r o g e n f l u o r i d e t r e a t m e n t[J].J o u r n a l o f P r o t e o m i c s,2016,139(1):77G83.[19]㊀D E E G M A,HUM P H R E YDR,Y A N GSH,e t a l.G l y c a n c o m p o n e n t s i n t h e g l y c o i n o s i t o l p h o s p h o l i p i d a n c h o r o f h u m a n e r y t h r oGc y t e a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e.N o v e l f r a g m e n t s p r od u ce db y t r if l u o r o a c e t i ca c i d[J].J o u r n a l o fB i o l og i c a lCh e mi s t r y,1992,267(26):18573G18580.[20]㊀F E R G U S O N M A,H OMA N S SW,D W E KRA,e t a l.G l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l m o i e t y t h a t a n c h o r s T r y p a n o s o m a b r u c e i v aG第2期李庆伟等:㊀G P I锚 一种复杂的蛋白质翻译后修饰221㊀r i a n t s u r f a c e g l y c o p r o t e i n t o t h em e m b r a n e[J].S c i e n c e,1988,239(4841):753G759.[21]㊀H OMA N S SW,F E R G U S O N M AJ,D W E KRA,e t a l.C o m p l e t e s t r u c t u r e o f t h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l m e m b r a n e a n c h o r o f r a t b r a i nT h yG1g l y c o p r o t e i n[J].N a t u r e,1988,333(6170):269G272.[22]㊀MA C R A E JI,A L V A R O A S,MO R R I C E N A,e ta l.S t r u c t u r a lc h a r a c t e r i z a t i o no f N E T N E S,an o v e l g l y c o c o n j u g a t ei n T r y p a n o s o m a c r u z i e p i m a s t i g o t e s[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2005,280(13):12201G12211.[23]㊀G O T T I E RP,G O N Z A L E Z S A L G A D O A,M E N O N A K,e t a l.R F T1p r o t e i na f f e c t s g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l(G P I)a n c h o rg l y c o s y l a t i o n[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2017,292(3):1103G1111.[24]㊀N A K A N O Y,N O D A K,E N D O T,e t a l.S t r u c t u r a l s t u d y o nt h e g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r a n d t h ea s p a r a g i n eGl i n k e d s u g a r c h a i no f a s o l u b l e f o r mo fC D59i nh u m a nu r i n e[J].A r c h i v e s o f B i o c h e m i s t r y B i o p h y s i c s,1994,311(1):117G126.[25]㊀F O N T A I N ET,MA G N I NT,M E L H E R TA,e t a l.S t r u c t u r e s o f t h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lm e m b r a n e a n c h o r s f r o m A s p e rGg i l l u s f u m i g a t u s m e m b r a n e p r o t e i n s[J].G l y c o b i o l o g y,2003,13(3):169G177.[26]㊀O X L E Y D,B A C I C A.S t r u c t u r eo f t h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o ro f a na r a b i n o g a l a c t a n p r o t e i n f r o m P y r u s c o m m u n i s s u s p e n s i o nGc u l t u r e d c e l l s[J].P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s,1999,96(25):14246G14251.[27]㊀Z I T Z MA N N N,F E R G U S O N M AJ.A n a l y s i so f t h e c a r b o h y d r a t e c o m p o n e n t so f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l s t r u c t u r e su s i n gf l u o r e s c e n t l a b e l i n g[J].M e t h o d s i n M o l e c u l a rB i o l og y,1999,116(1):73G89.[28]㊀P A U L I C K M G,B E R T O Z Z IC R.T h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r:Ac o m p l e x m e m b r a n eGa n c h o r i n g s t r u c t u r e f o r p r oGt e i n s[J].B i o c h e m i s t r y,2008,47(27):6991G7000.[29]㊀B A R B O N IE,R I V E R OBP,G E O R G EAJ,e t a l.T h e g l y c o p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r a f f e c t s t h e c o n f o r m a t i o no fT h yG1p r o t e i n [J].J o u r n a l o fC e l l S c i e n c e,1995,108:487G497.[30]㊀H OMA N SSW,E D G ECJ,F E R G U S O N M A,e t a l.S o l u t i o n s t r u c t u r e o f t h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lm e m b r a n e a n c h o r g l yGc a no f T r y p a n o s o m a b r u c e i v a r i a n t s u r f a c e g l y c o p r o t e i n[J].B i o c h e m i s t r y,1989,28(7):2881G2887.[31]㊀T A R U T A N IM,I T AM I S,O K A B E M,e t a l.T i s s u eGs p e c i f i ck n o c k o u t o f t h em o u s eP i gGa g e n e r e v e a l s i m p o r t a n t r o l e s f o rG P IGa n c h o r e d p r o t e i n s i ns k i nd e v e l o p m e n t[J].P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s,1997,94(14):7400G7405.[32]㊀L E H T O M T,S HA R OMF J.P r o x i m i t y o f t h e p r o t e i nm o i e t y o f aG P IGa n c h o r e d p r o t e i n t o t h em e mb r a n e s u r f ac e:AF R E Ts t ud y [J].B i o c he m i s t r y,2002,41(26):8368G8376.[33]㊀A N D E R S O N R G.C a v e o l a e:w h e r e i n c o m i n g a n d o u t g o i n g m e s s e n g e r sm e e t[J].P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s o f t h eU n i t e dS t a t e s o fA m e r i c a,1993,90(23):10909G10913.[34]㊀J O N E SDR,V A R E L AGN I E T OI.T h e r o l eo f g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l i ns i g n a l t r a n s d u c t i o n1[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fB i o c h e m i s t r yC e l l B i o l o g y,1998,30(3):313G326.[35]㊀P A R KS,L E EC,S A B H A RWA LP,e t a l.G D E2p r o m o t e s n e u r o g e n e s i s b y g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r c l e a v a g e o f R E C K [J].S c i e n c e,2013,339(6117):324G328.[36]㊀MA T A SGR I C OE,V A N V E E N M,M O O L E N A A R W H.N e u r o n a l d i f f e r e n t i a t i o n t h r o u g hG P IGa n c h o r c l e a v a g e[J].C e l lC y c l e,2017,16(5):388G389.[37]㊀L I S A N T IMP,S A R G I A C OM O M,G R A E V EL,e t a l.P o l a r i z e d a p i c a l d i s t r i b u t i o n o f g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r oGt e i n s i na r e n a l e p i t h e l i a l c e l l l i n e[J].P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s o f t h eU n i t e dS t a t e s o fA m e r i c a,1988,85(24):9557G9561.[38]㊀L I S A N T IM P,C A R A S IW,D A V I T Z M A,e t a l.A g l y c o p h o s p h o l i p i dm e m b r a n e a n c h o r a c t s a s a n a p i c a l t a r g e t i n g s i g n a l i n p oGl a r i z e d e p i t h e l i a l c e l l s[J].J o u r n a l o fC e l l B i o l o g y,1989,109(5):2145G2156.[39]㊀B R OWN D A,R O S EJK.S o r t i n g o fG P IGa n c h o r e d p r o t e i n s t o g l y c o l i p i dGe n r i c h e dm e m b r a n e s u b d o m a i n s d u r i n g t r a n s p o r t t o t h ea p i c a l c e l l s u r f a c e[J].C e l l,1992,68(3):533G544.[40]㊀Z U R Z O L OC,L I S A N T IMP,C A R A S IW,e t a l.G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r o t e i n s a r e p r e f e r e n t i a l l y t a r g e t e d t o t h eb a s o l a t e r a l s u r f ac e i n f i s c h e r r a t t h y r o i de p i t h e l i a l c e l l s[J].J o u r n a l o fC e l l B i o l o g y,1993,121(5):1031G1039.[41]㊀S C HU C KS,K A I S.C o n t r o v e r s y f u e l s t r a f f i c k i n g o fG P IGa n c h o r e d p r o t e i n s[J].J o u r n a l o fC e l l B i o l o g y,2006,172(7):963G965.[42]㊀D I E PDB,N E L S O NKL,R A J ASM,e t a l.G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r s o fm e m b r a n e g l y c o p r o t e i n s a r e b i n d i n g d e t e r m iGn a n t s f o r t h e c h a n n e lGf o r m i n g t o x i na e r o l y s i n[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1998,273(4):2355G2360.[43]㊀K E I K OF,Y U K I OI,M I C H I K O K,e t a l.Ab e t aGNGa c e t y l g l u c o s a m i n y l p h o s p h a t e d i e s t e r r e s i d u e i s a t t a c h e d t o t h e g l y c o s y l p h o sGp h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r o f h u m a n p l a c e n t a l a l k a l i n e p h o s p h a t a s e:At a r g e t o f t h e c h a n n e lGf o r m i n g t o x i na e r o l y s i n[J].J o u r n a l o fB i o l o g i c a lC h e m i s t r y,2003,278(38):36296G36303.[44]㊀G O R D O N V M,N E L S O N K L,B U C K L E YJT,e ta l.C l o s t r i d i u ms e p t i c u ma l p h at o x i nu s e s g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa nGc h o r ed p r o te i n r e c e p t o r s[J].J o u r n a l of B i o l og i c a l Ch e mi s t r y,1999,274(38):27274G27280.[45]㊀K I R C HH O F FC,H A L EG.C e l lGt oGc e l l t r a n s f e r o f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e dm e m b r a n e p r o t e i n s d u r i n g s p e r m m a t uGr a t i o n[J].MH R:B a s i c S c i e n c e o fR e p r o d u c t i v eM e d i c i n e,1996,2(3):177G184.222㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷[46]㊀P A N C E R Z,AM E M I Y A C T,E H R HA R D T G R A,e t a l.S o m a t i cd i v e r s i f i c a t i o no fv a r i a b l e l y m p h o c y t er e c e p t o r s i nt h ea gGn a t h a n s e a l a m p r e y[J].N a t u r e,2004,430(6996):174G180.[47]㊀D E N N I N G D W,B R OM L E Y M J.I n f e c t i o u sd i s e a s e.H o wt ob o l s t e rt h ea n t i f u n g a l p i p e l i n e[J].S c i e n c e,2015,347(6229):1414G1416.[48]㊀R O E M E R T,K R Y S A N DJ.A n t i f u n g a l d r u g d e v e l o p m e n t:c h a l l e n g e s,u n m e t c l i n i c a l n e e d s,a n dn e wa p p r o a c h e s[J].C o l dS p r i n gH a r b o rP e r s p e c t i v e s i n M e d i c i n e,2014,4(5):1G14.[49]㊀MU T Z M,R O E M E RT.T h eG P I a n c h o r p a t h w a y:a p r o m i s i n g a n t i f u n g a l t a r g e t?[J].F u t u r eM e d i c i n a l C h e m i s t r y,2016,8(12):1387G1391.[50]㊀MA R I K O U,M I C H I Y O O,K E NGI C H IN,e t a l.GWT1g e n e i s r e q u i r e d f o r i n o s i t o l a c y l a t i o no f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a nGc h o r s i n y e a s t[J].J o u r n a l o fB i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2003,278(26):23639G23647.[51]㊀D R O G A R IGA P I R A N T H I T O U M,MA N T O P O U L O U F D,S K I A D A A,e t a l.I nv i t r oa n t i f u n g a l s u s c e p t i b i l i t y o f f i l a m e n t o u sf u ng i c a u s i n g r a r e i n f e c t i o n s:S y n e r g y t e s t i n g o f a m ph o t e ri c i nB,p o s a c o n a z o l e a n d a n i d u l a f u n g i n i n p a i r s[J].J o u r n a l o fA n t i m i c r oGb i a l C h e m o t h e r a p y,2012,67(8):1937G1940.[52]㊀A G U Z Z IA.P r i o n t o x i c i t y:A l l s a i l a n dn o a n c h o r[J].S c i e n c e,2005,308(5727):1420G1421.[53]㊀P R U S I N E RSB.M o l e c u l a r b i o l o g y o f p r i o nd i s e a s e s[J].S c i e n c e,1991,252(5012):1515G1522.[54]㊀C H E S E B R OB,T R I F I L O M,R A C ER,e t a l.A n c h o r l e s s p r i o n p r o t e i n r e s u l t s i n i n f e c t i o u s a m y l o i d d i s e a s ew i t h o u t c l i n i c a l s c r a p i e [J].S c i e n c e,2005,308(5727):1435G1439.[55]㊀K O V A C㊅V,HA F N E RGB R A T K O V I C㊅I,ŠE R B E CVC㊅.A n c h o r l e s s f o r m s o f p r i o n p r o t e i nGI m p a c t o f t r u n c a t i o n o n s t r u c t u r e d e s t aGb i l i z a t i o na n d p r i o n p r o t e i nc o n v e r s i o n[J].B i o c h e m i c a l B i o p h y s i c a lR e s e a r c hC o m m u n i c a t i o n s,2016,481(1/2):1G6.[56]㊀Y A N GL,G A OZ,HUL,e t a l.G P I a n c h o rm o d i f i c a t i o nm a c h i n e r y d e f i c i e n c y i s r e s p o n s i b l e f o r t h e f o r m a t i o n o f P r oGP r P i nB x P CG3a n d i n c r e a s e s c a n c e r c e l lm o t i l i t y[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2015,291(1):3905G3917.T h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r:a c o m p l e x p o s tGt r a n s l a t i o n a lm o d i f i c a t i o nL I Q i n g w e i1,2,㊀S O N GT a o1,2,㊀G O UM e n g1,2,㊀T E N GH o n g m i n g1,2,㊀L UJ i a l i1,2(1.S c h o o l o fL i f eS c i e n c e,L i a o n i n g N o r m a lU n i v e r s i t y,D a l i a n116081,C h i n a;2.L a m p r e y R e s e a r c hC e n t r e,L i a o n i n g N o r m a lU n i v e r s i t y,D a l i a n116081,C h i n a)A b s t r a c t:G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r o t e i n s(G P IGA P s)a r e p r o t e i n s t h a t a r eu b i q u i t o u s o n t h e s u r f a c e o f e u k a r y o t i c c e l lm e m b r a n e s.T h em o s t i m p o r t a n t f e a t u r e i s t h a t t h e r e a r en o t r a n sGm e m b r a n ed o m a i n s a n d c y t o p l a s m i c t a i l s.T h eG P I s t r u c t u r e p r o d u c e d b y p o s tGt r a n s l a t i o n a lm o d i f i c aGt i o n i s a n c h o r e d t o t h e c e l lm e m b r a n e.T h eG P I a n c h o r h a s a c o m p l e x s t r u c t u r e c o n s i s t i n g o f a p h o sGp h o r i c a c i d a m i n o e t h a n o l l i n k a g e,a c o r e s u g a r c h a i n,a n d a p h o s p h o i n o s i t o l t a i l.T h em a n n o s e,g l uGc o s a m i n e,a n d p h o s p h o i n o s i t i d e r e s i d u e s i n t h e c o r e s u g a r c h a i n c a n b em o d i f i e d t o v a r y i n g d e g r e e s b y a m i n o e t h a n o l p h o s p h a t e a n d o t h e r s u g a r s.A l t h o u g hn o tm a n y G P I a n c h o r s t r u c t u r e s h a v e b e e n a c c uGr a t e l y r e s o l v e d,G P I a n c h o r s h a v e b e e n s h o w n t o h a v e a v a r i e t y o f b i o l o g i c a l f u n c t i o n s a t t h em o l e c uGl a r l e v e l,s u c h a s s i g n a l t r a n s d u c t i o n,c e l l a d h e s i o n,p r o t e i n t r a n s p o r t,a n d i m m u n e r e s p o n s e s.I n r eGc e n t y e a r s,d u e t o t h e a d v a n c e m e n t o f e x p e r i m e n t a l t e c h n o l o g y,r e l a t e dr e s e a r c ho nG P I a n c h o r s i s g r a d u a l l y d e e p e n i n g.T h i s p a p e r a n a l y z e s t h e l a t e s t r e s e a r c ho n t h e u n i q u e p o s tGt r a n s l a t i o n a lm o d i f iGc a t i o na n d f u n c t i o no fG P I a n c h o r.K e y w o r d s:g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o la n c h o r e d p r o t e i n;G P Ia n c h o rs t r u c t u r e;G P Ia n c h o rf u n cGt i o n;s i g n a l t r a n s d u c t i o n。