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糖蛋白质组学

来源:中检健康 编辑:中检健康 时间:2021-01-12
近日,《Nature Methods》杂志将年度技术授予了空间分辨转录组学,因为这种方法正在改变我们了解复杂组织的方式。同时,杂志也提出了多项值得关注的技术,包括类组装体、光片显微镜、糖蛋白质组学等。

糖蛋白质组学(glycoproteomics)是指大规模分离、富集和鉴定糖蛋白的研究。杂志编辑Arunima Singh认为,糖蛋白质组学已逐渐成熟,这要归功于仪器、实验方法和计算搜索算法的进步。

糖基化是一种广泛存在的蛋白质翻译后修饰,糖蛋白在许多重要的生物学过程中发挥重要的作用,包括细胞的信号传导、宿主与病原体的相互作用,以及免疫应答和疾病。糖基化异常可导致炎症、癌症等疾病的发生。糖蛋白质组学旨在分析特定细胞或组织中聚糖和糖基化蛋白的完整组库。

基于质谱(MS)的方法可实现大规模的整体分析;然而,聚糖的结构多样性和糖基化位点的异质性为全面分析带来了挑战。聚糖阻碍了蛋白骨架的片段化,过去为了简化分析,通常将它们去除,这就丢失了聚糖信息。此外,由于异构体的存在,质谱图往往很复杂,需要手动解释。

近年来,随着质谱仪器、片段化策略和高通量流程的发展,完整糖蛋白的分析已成为可能。目前,研究人员已经开发出几种特定的富集策略,包括凝集素及其他亲和层析、亲水相互作用色谱(HILIC)、多孔石墨碳(PGC)以及可逆和不可逆化学偶联策略等,可检测到低丰度的聚糖和糖肽。

同时,研究人员还为N-连接聚糖和O-连接聚糖定制了多个实验流程。早前,奥地利的研究人员就开发出一种新颖的定量方法,从比较蛋白质组学数据中识别出完整的糖肽,这样不仅能推断复杂的聚糖结构,还能对糖肽进行直接定位。他们通过该方法鉴定出蓖麻毒素产生毒性所必需的糖蛋白1。

德国的研究人员也开发出一个基于质谱的综合流程SugarQuant,包括基于蛋白聚合物捕获的样本制备、多级质谱采集(Glyco-SPS-MS3)和数据处理工具(GlycoBinder),能够对复杂生物样本中的完整糖肽进行可靠鉴定。他们应用该流程鉴定出Burkitt淋巴瘤细胞中5,000多种独特的糖形(glycoform)2。

Singh指出,尽管其他组学技术在过去几年吸引了大部分的注意力,但现在是糖蛋白质组学大放异彩的时候了。在不同的粒度水平上全面了解糖基化,必将促进基础研究和转化研究。(生物通 薄荷)

相关文献:
1. Stadlmann, J., Taubenschmid, J., Wenzel, D. et al. Comparative glycoproteomics of stem cells identifies new players in ricin toxicity. Nature 549, 538–542 (2017). https://doi.org/10.1038/nature24015
2. Fang, P., Ji, Y., Silbern, I. et al. A streamlined pipeline for multiplexed quantitative site-specific N-glycoproteomics. Nat Commun 11, 5268 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19052-w
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