氧连接的N-乙酰葡糖胺（O-linked β-N-acetylglucosamine, O-GlcNAc）修饰是一种发生在蛋白质丝氨酸/苏氨酸残基上的一种单糖修饰，可介导蛋白质之间的相互作用、蛋白质的酶活性、稳定性或定位[1,2]。自上世纪80年代发现O-GlcNAc糖基化修饰以来，研究人员已经确定了约5,000个底物。通过这些底物，O-GlcNAc修饰在很多生物过程中与多种翻译后修饰，如磷酸化和泛素化发生交叉串扰[1]。然而，除了这两中常见修饰外，仍有300余种已知翻译后修饰，同样具有极大的与O-GlcNAc修饰串扰的潜在可能。

   其中ADP-核糖基化（ADP-ribosylation）近年来正逐步成为研究热点。O-GlcNAc修饰和ADP核糖基化在染色质代谢和应激反应中发挥作用，对DNA修复、细胞周期和细胞死亡至关重要。与O-GlcNAc相对比，两种修饰均在细胞核和染色质中富集并且在DNA损伤应答中发挥基本作用。研究发现,　当发生DNA 损伤时，O-GlcNAc转移酶（O-GlcNAc transferase，OGT）, O-GlcNAc水解酶（O-GlcNAcase，OGA）, ADP核糖基化转移酶家族成员之一——PARP1，以及ADP核糖基化水解酶PARG都被招募到DNA损伤位点。其次，O-GlcNAc修饰反映葡萄糖、氨基酸、谷氨酰胺、脂肪酸和核苷酸代谢的状态，而PARG则介导去ADP-核糖基化并释放ATP作为能量，因此两者可能存在潜在的联系。

    近日，首都师范大学的李静教授，云南大学孙建伟教授以及深圳大学许兴智教授共同报道了O-GlcNAc糖基化与PARylation修饰发生串扰[3]。其具体机制为PARG发生O-GlcNAc糖基化；在DNA损伤时糖基化会促进PARG入核以及在染色质上募集；在肝癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）细胞中，PARG的糖基化通过促进DDB1的ADP-核糖基化，下调其自身泛素化并增加其稳定性，导致c-Myc降低进而抑制HCC的进展。

   在该研究中，作者首先确认了PARG有糖基化并通过ETD质谱鉴定了其糖基化位点（图1）。

图1. PARG在S26发生糖基化

随后作者发现糖基化抑制PARG的出核并促进其在染色质上的富集（图2）。

图2. PARG的糖基化抑制PARG的出核并促进其在染色质上的富集

接下来作者通过一系列生化和细胞实验进一步证明PARG的糖基化增强了PARG在DNA损伤位点的募集（图3）。

图3. PARG的糖基化增强了PARG在DNA损伤位点的募集

    以往有文献报道，在HCC中PARG通过DDB1的de-PARylation,促进其泛素化以下调DDB1的稳定性，从而上调下游c-Myc的丰度。因此存在PARG-DDB1-c-Myc轴促进HCC。作者在本文中发现PARG的糖基化通过维持HCC细胞中的DDB1稳定性来降低c-Myc水平。最后又构建了Flag-PARG-WT及Flag-PARG-S26A的稳定表达的HCC细胞系，并以此来构建裸鼠肝癌模型,　发现PARG的糖基化会抑制肿瘤的发展。

图4. PARG的糖基化抑制肝细胞癌发展的模型

    综上所述，作者发现PARG的糖基化可以抑制PARG出核，促进其在染色质组分及DNA损伤位点的招募，并通过调控PARG-DDB1-c-Myc轴来抑制HCC (图4)。

   英文摘要：O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) glycosylation, a prevalent protein post-translational modification (PTM) that occurs intracellularly, has been shown to crosstalk with phosphorylation and ubiquitination. However, it is unclear whether it interplays with other PTMs. Here we studied its relationship with ADP-ribosylation, which involves decorating target proteins with the ADP-ribose moiety. We discovered that the poly(ADP-ribosyl)ation “eraser”, ADP-ribose glycohydrolase (PARG), is O-GlcNAcylated at Ser26, which is in close proximity to its nuclear localization signal. O-GlcNAcylation of PARG promotes nuclear localization and chromatin association. Upon DNA damage, O-GlcNAcylation augments recruitment of PARG to DNA damage sites and interacting with proliferating cell nuclear antigen (PCNA). In hepatocellular carcinoma (HCC) cells, PARG O-GlcNAcylation enhances the poly(ADP-ribosyl)ation of DNA damage-binding protein 1 (DDB1) and attenuates its auto-ubiquitination, thereby stabilizing DDB1 and allowing it to degrade its downstream targets, such as c-Myc. We further demonstrated that PARG-S26A, the O-GlcNAc-deficient mutant, promoted HCC in mouse xenograft models. Our findings thus reveal that PARG O-GlcNAcylation inhibits HCC, and we propose that O-GlcNAc glycosylation may crosstalk with many other PTMs.

    全文链接：https://www.jbc.org/article/S0021-9258(23)02382-7/fulltext 

    主要参考文献：

1. Hart, G. W., Slawson, C., Ramirez-Correa, G., and Lagerlof, O. Cross talk between O-GlcNAcylation and phosphorylation: roles in signaling, transcription, and chronic disease. (2011) Annu Rev Biochem 80, 825-858

2． Yu, M., Chen, Z., Zhou, Q., Zhang, B., Huang, J., Jin, L., Zhou, B., Liu, S., Yan, J., Li, X., et al. PARG inhibition limits HCC progression and potentiates the efficacy of immune checkpoint therapy. (2022) J Hepatol 77, 140-151.

3. Li, J., Liu, X., Peng, B., Feng, T., Zhou, W., Meng, L., Zhao, S., Zheng, X., Wu, C., Wu, S., Chen, X., Xu, X., Sun, J., Li J, O-GlcNAc has crosstalk with ADP-ribosylation via PARG (2023) Journal of Biological Chemistry doi: https://doi.org/10.1016/j.jbc.2023.105354