O-glycosylation in viruses: A sweet tango

Annan Ming, Jianxin Zhao, Yihan Liu, Yibo Wang, Xiaohui Wang, Jing Li, Leiliang Zhang

      O-糖基化（O-glycosylation）是一种古老而又被低估的蛋白质翻译后修饰（PTM），O-糖基化是一种在蛋白质上添加糖分子的翻译后修饰，对于许多细菌和病毒执行关键生物学功能至关重要，这些功能涉及多种传染病，甚至癌症的进展。但是由于O-糖基化的固有复杂性，研究其在病毒吸附和入胞、组装和释放、在宿主细胞中的传播以及宿主的先天和适应性免疫中的确切作用等方面的技术手段仍受到限制。近年来，许多新开发的方法（例如质谱、化学生物学工具和分子动力学模拟）的出现，重新点燃了对病毒相关O-糖基化研究的兴趣，COVID-19大流行也推动了该领域的发展。在这篇综述中，作者总结了病毒相关O-糖基化的最新研究进展，着重阐述了病毒蛋白上的粘蛋白型O-连接α-N-乙酰半乳糖胺（O-GalNAc）和细胞内宿主蛋白上的O-连接β-N-乙酰葡萄糖胺（O-GlcNAc）修饰。这篇综述有望为开发抗病毒试剂或疫苗以更好地防治传染病提供宝贵的新见解。

  Kimi整理：这篇综述文章的核心内容是关于病毒中O-糖基化修饰的研究进展。由于O-糖基化的固有复杂性，研究其在病毒吸附和侵入、组装和释放、在宿主细胞中的传播以及宿主的先天和适应性免疫中确切作用方面受到限制。近年来，许多新开发的方法（例如质谱、化学生物学工具和分子动力学模拟）的出现，重新点燃了对病毒相关O-糖基化的兴趣。 文章强调了对病毒蛋白质和宿主细胞中O-糖基化的深入理解，特别是对病毒蛋白质上的粘蛋白型O-连接α-N-乙酰半乳糖胺（O-GalNAc）和宿主蛋白质上的O-连β-N-乙酰葡萄糖胺（O-GlcNAc）修饰的研究。 文章讨论了O-糖基化在DNA病毒和RNA病毒中的作用，包括乙型肝炎病毒（HBV）、丙肝炎病毒（HCV）、疱疹病毒、人乳头瘤病毒（HPV）、埃博拉病毒（EBOV）、人类免疫缺陷病毒-1（HIV-1）、人类T细胞白血病病毒（HTLV-1）、流感病毒和SARS-CoV-2等。这些研究表明，O-糖基化在病毒生命周期的多个阶段中起着关键作用，包括病毒颗粒的形成、病毒附着和进入宿主细胞、病毒复制和病毒诱导的宿主免疫反应。此外，文章还探讨了利用病毒O-糖基化进行治疗的潜力，包括针对DNA病毒和RNA病毒的策略，以及通过靶向O-糖基化来治疗HIV和神经病毒的新兴策略。这些研究为开发针对病毒的新型治疗方法提供了新的思路。

Schematic representation of O-glycosylation in HBV/HCV life cycle.

    最后，文章强调了O糖基化研究领域仍面临许多挑战，包括需要更精确的检测工具、更精确的分子动力学模拟和虚拟筛选技术，以便开发针对O-糖基化的定制抗病毒治疗药物。同时，O-糖基化在肿瘤病毒中的作用也引起了人们的关注，这些发现有助于提高我们对肿瘤病理学的理解，扩大可用于诊断的生物标志物范围，并确定有效治疗的有价值的分子靶点。

Abstract    O-glycosylation is an ancient yet underappreciated protein posttranslational modification, on which many bacteria and viruses heavily rely to perform critical biological functions involved in numerous infectious diseases or even cancer. But due to the innate complexity of O-glycosylation, research techniques have been limited to study its exact role in viral attachment and entry, assembly and exit, spreading in the host cells, and the innate and adaptive immunity of the host. Recently, the advent of many newly developed methodologies (e.g., mass spectrometry, chemical biology tools, and molecular dynamics simulations) has renewed and rekindled the interest in viral-related O-glycosylation in both viral proteins and host cells, which is further fueled by the COVID-19 pandemic. In this review, we summarize recent advances in viral-related O-glycosylation, with a particular emphasis on the mucin-type O-linked α-N-acetylgalactosamine (O-GalNAc) on viral proteins and the intracellular O-linked β-N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) modifications on host proteins. We hope to provide valuable insights into the development of antiviral reagents or vaccines for better prevention or treatment of infectious diseases. 

DOI:  https://doi.org/10.1002/mlf2.12105 

参考文献：

1. Annan Ming, Jianxin Zhao, Yihan Liu, Yibo Wang, Xiaohui Wang, Jing Li, Leiliang Zhang. O-glycosylation in viruses: A sweet tango. mLife, 2024  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mlf2.12105