为了克服传统化学标记方法的选择性不足问题，美国国立卫生研究院John A. Hanover团队开发了一种新的代谢化学报告分子——1,3-Pr2-6-OTs GlcNAlk（简称MM-JH-1），用于特异性标记杂合型N-糖链结构。这项研究旨在解决如何通过化学手段实现对特定类型N-糖链的选择性标记，从而为深入理解糖基化在细胞内的作用机制提供工具。
1,3-Pr2-6-OTs GlcNAlk（简称MM-JH-1）的结构特点包括6-位对甲苯磺酰基（6-O-tosyl）和1,3-位丙基（1,3-Pr2）。6-位对甲苯磺酰基增加了化合物的疏水性，使其更容易穿透细胞膜，并在代谢过程中保持稳定，避免了非特异性标记。1,3-位丙基则进一步提高了化合物的疏水性，并在代谢过程中提供了额外的空间位阻，防止其他酶对其进行不必要的修饰。进入细胞后，MM-JH-1被细胞内的代谢途径转化为UDP-MM-JH-1，这一过程涉及多个酶的催化，包括UDP-GlcNAc焦磷酸化酶（UAP1）和N-乙酰葡糖胺磷酸化酶（AGM1）。随后，UDP-MM-JH-1作为底物被N-乙酰葡糖胺转移酶（MGAT1）识别并转移到目标蛋白上的天冬酰胺残基（Asn）上，形成杂合型N-糖链结构。
MM-JH-1的特异性标记机制主要依赖于其结构特点和细胞内的代谢过程。MGAT1在N-糖链的形成过程中起关键作用，它将一个GlcNAc-β(1–2)残基从UDP-GlcNAc转移到核心糖链上，形成GlcNAcMan5GlcNAc2-Asn杂合结构。这一结构中的GlcNAc-Man2残基作为“识别臂”，被后续的酶如高尔基α-甘露糖苷酶II、MGAT2、MGAT3、MGAT4、MGAT5和FUT8识别。然而，由于MM-JH-1的6-位对甲苯磺酰基基团体积较大，无法被这些后续酶的外位点口袋容纳，从而阻止了进一步的糖链加工，使MM-JH-1特异性地掺入到杂合型N-糖链中。通过使用不同的酶抑制剂（如OSMI-1和tunicamycin）和Endo H处理，研究人员验证了MM-JH-1的标记独立于O-连接糖基化（O-GlcNAc），并且依赖于N-连接糖基化。此外，通过免疫印迹和共聚焦成像实验，进一步证实了MM-JH-1主要标记了细胞内的杂合型N-糖链结构，并且与核仁有显著的共定位现象。
1,3-Pr2-6-OTs GlcNAlk（MM-JH-1）通过其独特的结构设计，能够在细胞内被代谢并特异性地掺入到杂合型N-糖链中。这一特性使其成为研究N-糖基化在细胞内作用机制的重要工具，特别是在探讨杂合型N-糖链的功能和生物学意义方面。通过多种实验方法的验证，MM-JH-1的特异性标记机制得到了充分的确认。未来的研究将进一步探索N-糖链在其他生物学过程中的功能，以及这些糖链修饰在疾病发生发展中的作用。
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https://doi.org/10.1038/s41589-024-01756-5
