近日，中国科学院微生物研究所陈义华研究团队与北京生命科学研究所邵峰团队和微生物研究所吴边研究团队合作，在Science在线发表了题为“The β-d-manno-heptoses are immune agonists across kingdoms”的研究论文。该研究发现多种NDP-甘露庚糖是跨界分布的免疫激动剂，拓展了NDP-甘露庚糖分布的广泛性和种类的多样性，为后续研究其在不同生命体中的生理功能奠定基础。ADP-D-甘油-β-D-甘露庚糖（ADP-甘露庚糖）来源于戊糖磷酸途径的中间体景天庚酮糖7-磷酸，经异构化、磷酸化、去磷酸化及核苷转移四步反应合成。ADP-甘露庚糖是脂多糖核心结构的合成前体。陈义华团队前期解析了细菌中含有庚糖结构单元的庚糖杀菌素的合成机制，在此过程中发现了一类特殊的三功能域NDP-甘露庚糖合成酶保守存在于革兰氏阳性菌中的放线菌纲，参与不同含庚糖天然产物的合成（PNAS, 2018; Org Lett, 2020; Nat Prod Rep, 2021; Acta Pharm Sin B, 2022; Sci China Life Sci, 2022）。邵峰研究组前期发现细菌来源的ADP-甘露庚糖能够被哺乳动物细胞中的激酶ALPK1特异性识别，进而激活NF-κB通路介导的天然免疫反应。当前，对于NDP-甘露庚糖合成酶的认识局限于细菌，非细菌来源的NDP-甘露庚糖合成酶还没有被发现。本研究中，研究团队合作证明NDP-甘露庚糖合成酶广泛分布于细菌、古菌、真核生物甚至病毒中。证实跨界来源的NDP-庚糖核苷转移酶不仅可以合成ADP-甘露庚糖，还能够合成两种新型的NDP-甘露庚糖——CDP-甘露庚糖和UDP-甘露庚糖。对甘露庚糖核苷转移酶的深入研究发现，保守的STTR5序列是这类酶能够合成CDP-和UDP-甘露庚糖的标志性特征。细胞及小鼠水平的生化与动物实验证实不同来源的CDP-和UDP-甘露庚糖能够作为免疫激动剂，激活受体ALPK1依赖的天然免疫，且作用效果要强于ADP-甘露庚糖。系统进化分析暗示，在后口动物丧失合成NDP-甘露庚糖的能力后，一些脊椎动物如哺乳动物，进化出了ALPK1作为模式识别受体以识别跨界来源的NDP-甘露庚糖分子。中国科学院微生物研究所特别研究助理唐越、北京生命科学研究所博士研究生田笑影、微生物研究所助理研究员王敏（现为北京石油化工学院副教授）、副研究员崔颖璐和北京生命科学研究所博士后佘杨为本文的共同第一作者，微生物所陈义华研究员、北京生命科学研究所邵峰院士和微生物所吴边研究员为文章共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金及中国科学院项目的经费支持。原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk7314
图1. NDP-甘露庚糖是跨界分布的免疫激动剂
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