糖链的生物质谱分析

糖链是重要的生物信息分子,在许多生理和病理过程中都发挥着独特作用。糖链结构非常复杂,具有微观不均一性,其分析和结构解析一直是糖生物学研究的瓶颈。质谱具有灵敏度高、可获得多种结构信息和适于分析混合物等优点,是糖链定性定量分析的一种理想手段。电喷雾电离质谱和基质辅助激光解析电离质谱两大生物质谱技术已被广泛应用于糖链的相对分子质量指纹谱分析、序列和连接方式测定及相对定量分析。对近年来以质谱为主要分析手段的糖链分析方法研究进展做一综述。     

基于超滤膜辅助的糖蛋白全N-连接糖链的富集和质谱解析

糖基化作为一种常见的蛋白质翻译后修饰,对蛋白质的空间结构、生物功能等具有重要的影响.解析糖蛋白糖链结构有助于更清楚地认识糖蛋白及其功能.本研究建立了一种基于超滤膜富集血清中糖蛋白全N-连接糖链,并利用质谱技术对糖链结构进行分析的方法.根据糖蛋白及其糖链结构之间的分子质量差异,利用Millipore公司的10 ku超滤膜富集血清糖蛋白上酶解(PNGase F)释放的全N-连接糖链,并使用MALDI-TOF/TOF-MS解析糖链结构.通过该技术可以从血清中富集并鉴定到23种独特的N-连接的糖链结构,并且利用二级质谱进行了结构确认.该方法可以被用于从大量生物样本中富集糖蛋白全N-连接糖链,可以达到快速、高通量地解析糖蛋白N-连接糖链的目的.     

液质联用在多肽及蛋白质定性方面的研究进展

随着液质联用技术的不断发展,液相色谱—质谱联用系统广泛应用于药物分析、食品分析、环境分析等多方面,该技术将液相色谱的高分离能力与质谱强大的结构鉴定功能相结合,具备了高分离度、高灵敏度、高选择性以及提供丰富结构信息等一系列优点。这些优点决定了液相色谱—质谱联用系统将在越来越多地相关领域得到应用,尤其是近年来在生物大分子方面开展了大量研究,结合这些研究对液质联用技术在多肽及蛋白质定性方面进行了系统归纳。     

综述: N-连接完整糖肽的质谱分析策略和研究方法

蛋白质糖基化作为最普遍、最重要的蛋白质修饰,一直是组学研究的焦点之一．近十几年来,N-连接糖蛋白质组学研究普遍采用的方法是将糖链与所修饰的多肽分开进行分析．该策略虽降低了分析难度,却也丢失了糖链与蛋白质糖基化位点间重要的对应关系信息．近年来,完整糖肽的质谱分析策略和方法逐步建立起来．总体而言,要实现对完整糖肽的直接质谱分析,首先需要从复杂样品中富集完整糖肽以消除非糖基化多肽对完整糖肽分析的影响,然后在质谱分析中还需要根据糖肽特性调整相应质谱分析参数,最后在后续数据分析中还需要开发相应的分析软件以完成完整糖肽中多肽序列和糖链组成或结构的鉴定．本文即从以上三个主要方面系统阐述目前N-完整糖肽分析中常用的质谱和数据分析策略和方法,并进一步在糖肽谱图识别、母离子单同位素分子质量校正、数据库选择以及假阳性率评估和控制等方面都进行了逐一探讨．完整糖肽的直接质谱分析有助于获取糖链和糖基化位点间的对应关系信息,可为生物标志物发现和疾病致病机理等研究提供更有力的糖蛋白质组学研究工具．     

N-连接完整糖肽的质谱分析策略和研究方法

蛋白质糖基化作为最普遍、最重要的蛋白质修饰,一直是组学研究的焦点之一.近十几年来,N-连接糖蛋白质组学研究普遍采用的方法是将糖链与所修饰的多肽分开进行分析.该策略虽降低了分析难度,却也丢失了糖链与蛋白质糖基化位点间重要的对应关系信息.近年来,完整糖肽的质谱分析策略和方法逐步建立起来.总体而言,要实现对完整糖肽的直接质谱分析,首先需要从复杂样品中富集完整糖肽以消除非糖基化多肽对完整糖肽分析的影响,然后在质谱分析中还需要根据糖肽特性调整相应质谱分析参数,最后在后续数据分析中还需要开发相应的分析软件以完成完整糖肽中多肽序列和糖链组成或结构的鉴定.本文即从以上三个主要方面系统阐述目前N-完整糖肽分析中常用的质谱和数据分析策略和方法,并进一步在糖肽谱图识别、母离子单同位素分子质量校正、数据库选择以及假阳性率评估和控制等方面都进行了逐一探讨.完整糖肽的直接质谱分析有助于获取糖链和糖基化位点间的对应关系信息,可为生物标志物发现和疾病致病机理等研究提供更有力的糖蛋白质组学研究工具.     

基于质谱技术的糖蛋白质组学的分析方法及其在癌症研究中的应用

蛋白质的糖基化是一种最为重要的蛋白质翻译后修饰。它涉及多种生物途径和分子功能。蛋白质上糖链位点的异常改变与许多疾病有着密切的联系。已确认的癌症生物标志物中超过一半都属于糖蛋白。无论是在疾病的早期检测还是疾病的疗效评价,糖蛋白的糖链都可以作为明确的生物标志物。因此近几年,糖蛋白质组学逐渐成为一个新兴的热点研究领域,并为癌症生物标志物的发现做出了重要的贡献。目前,基于质谱技术的糖蛋白质组学可以实现对上千种糖蛋白的分析,从而获得蛋白糖基化的定性和定量方面的详细信息。本文对近些年糖蛋白质组学研究的方法和技术以及其在癌症研究中的应用进行了总结。     

卵巢癌生物标志物的糖链谱研究进展

糖类抗原125(CA125)被认为是卵巢癌诊断的"金标准",但在临床应用中普遍存在着特异性不高的问题.肿瘤形成和发展过程中常伴有糖基化修饰异常和糖链结构的改变,不同的肿瘤具有特异的异常糖链结构.近年来,借助凝集素芯片、多重质谱分析等糖蛋白组学和糖组学研究技术,发现不同来源CA125的O-糖链和N-糖链结构存在着明显的微观不均一性,以这些特征性糖链结构为标志物,可以显著提高CA125对卵巢癌的诊断特异性.在过去的10年,研究者们除对CA125糖链结构和糖基化模式做了深入的研究外,还利用糖组的研究方法,直接对来自卵巢癌患者血液、体液(腹水、囊泡液等)中糖蛋白的糖链做了精细的结构解析,结果显示,可有效鉴别卵巢癌患者和健康志愿者的特异性N-糖链结构,有可能成为灵敏度高和特异性好的卵巢癌生物标志物.卵巢癌生物标志物研究发展的总趋势是从传统的对蛋白质的定性和定量研究,逐步转向于对标志物糖基化修饰和特异性糖链结构的鉴定以及定量分析.本文从糖组学的视角,对卵巢癌标志物糖组学的研究现状及发展趋势进行了综述和展望.     

综述: 卵巢癌生物标志物的糖链谱研究进展

糖类抗原125(CA125)被认为是卵巢癌诊断的“金标准”,但在临床应用中普遍存在着特异性不高的问题．肿瘤形成和发展过程中常伴有糖基化修饰异常和糖链结构的改变,不同的肿瘤具有特异的异常糖链结构．近年来,借助凝集素芯片、多重质谱分析等糖蛋白组学和糖组学研究技术,发现不同来源CA125的O-糖链和N-糖链结构存在着明显的微观不均一性,以这些特征性糖链结构为标志物,可以显著提高CA125对卵巢癌的诊断特异性．在过去的10年,研究者们除对CA125糖链结构和糖基化模式做了深入的研究外,还利用糖组的研究方法,直接对来自卵巢癌患者血液、体液(腹水、囊泡液等)中糖蛋白的糖链做了精细的结构解析,结果显示,可有效鉴别卵巢癌患者和健康志愿者的特异性N-糖链结构,有可能成为灵敏度高和特异性好的卵巢癌生物标志物．卵巢癌生物标志物研究发展的总趋势是从传统的对蛋白质的定性和定量研究,逐步转向于对标志物糖基化修饰和特异性糖链结构的鉴定以及定量分析．本文从糖组学的视角,对卵巢癌标志物糖组学的研究现状及发展趋势进行了综述和展望．     

质谱成像及其在植物内源性分子原位表征中的应用进展

质谱成像作为一种新型分子影像技术,可在组织或细胞水平上同时获得样本表面多种分子组成、丰度及原位空间分布信息.近年来,随着该技术的不断发展与完善,质谱成像正逐渐成为质谱分析领域的研究前沿与热点.目前,该技术已被广泛应用于诸多领域:如基础医学、药学、微生物学、动物学等.值得注意的是,在植物学研究领域,质谱成像技术也正逐渐受到重视并被广泛应用.本文基于多种质谱成像方法及相关技术流程,综述了该技术在植物内源性分子原位表征中的应用进展,尤其是在药用植物有效成分成像表征中的应用,并对质谱成像技术现有缺点与不足、潜在价值与应用前景进行了总结与展望.     

MALDI-TOF质谱在细菌检测及鉴定中的研究进展

近年来,随着质谱技术的快速发展,软电离方式的出现,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱能够对蛋白质、核酸及脂类等生物大分子进行快速、准确的分析,进而使得其被应用于细菌的检测及鉴定成为可能。本文综述了当前基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱在细菌检测及鉴定方面的研究进展。     

毛细管电泳质谱联用技术及其在代谢组学研究中的应用

毛细管电泳自20世纪80年代中后期迅速发展以来,是近几年分析化学领域中发展最为迅速的分离手段之一。毛细管电泳与质谱的联用使得分析范围更广,灵敏度更高,因此被广泛应用于生物样品的分析中。介绍了毛细管电泳质谱联用常用的接口技术,质量分析器及其在生物样品中的分离模式,综述了近年来毛细管电泳质谱联用技术在代谢组学中的应用。     

药物分析技术应用研究新进展

通过对2012 年我国学者在国内外发表的有关药物分析技术应用研究论文进行检索和整理,分类综述针对化学药物、基因工程药物以及中药等各类药物或生物样本的过程分析技术、高通量筛选分析技术、固态性质表征分析技术、杂质谱检测分析技术、体内样本分析技术、中药分析技术、生化药物分析技术等的应用研究新进展。     

气相色谱-质谱联用技术及其在代谢组学中的应用

代谢组学是以高通量、高灵敏度、高分辨率的现代仪器分析方法为手段,对细胞、体液、组织中所有代谢物进行无偏向的定性与定量分析的一门学科。气相色谱-质谱联用技术具有较高的检测灵敏度和鉴定准确度,通过标准谱图库的比对可对代谢物进行快速的鉴定,因此被广泛应用于生物样品的代谢产物的检测中。文中对近年来气相色谱-质谱联用技术的发展以及在代谢组学研究中取得的成果进行了综述。首先介绍了气相色谱-质谱联用技术的分类和常用的样品衍生化方法;继而从样品预处理、定性与定量分析、数据分析三方面介绍了气相色谱-质谱联用技术分析代谢物的方法,并系统地对该技术在微生物、植物、疾病诊断领域的应用实例进行了评述;最后提出了当前气相色谱-质谱联用技术在代谢组学研究中存在的问题并对后续的研究进行了展望。     

综述: 基于质谱技术的糖链结构解析研究进展

糖组学是继基因组学、蛋白质组学之后,又一门新兴的学科,其主要是研究糖分子的结构与功能．糖是一类比核酸、蛋白质更加独特的生物分子,它们不仅是生物体储存能量和释放能量的主要物质,更是生物体内的信息传递分子,并且在生理和病理过程中扮演着重要的角色,如细胞间的识别作用、炎症以及自身免疫疾病等．在结构上,糖类物质更为复杂,具有宏观不均一性(蛋白质上有多个糖基化位点)和微观不均一性(同一结合位点上可以连接不同的多糖),所以糖链的结构解析一直是糖组学研究的难题．相较于传统的分析方法,质谱法具有高灵敏度、高精度、高通量等优势,被认为是在糖链结构解析过程中重要的分析方法．本文综述了质谱、多级质谱、液相色谱-质谱、毛细管电泳-质谱等方法在糖组学中糖链结构解析的研究进展．     

微流控器件-质谱联用接口技术研究进展与应用

生物分析是生命科学研究中的重要环节,分析仪器的小型化是提高生物分析灵敏度、速度、通量和降低成本的有效途径之一.微流控技术能够方便地操纵微量样品,具有集成度高、样品耗量小、污染少等诸多其他常量流控技术难以具备的优点,适用于进行多通道样品处理和高通量分析.除广泛采用的光学和电化学检测手段外,质谱也被用作这些微流控器件的检测器,并逐渐形成了微流控器件-质谱联用技术专门研究领域,进一步促进了自动化程度好、灵敏度高、特异性强的高通量生物分析方法的迅速发展.在大量调研国内外文献的基础上,对微流控器件-质谱联用领域的研究背景和现状进行了综述,不但介绍了微流控器件的制造技术还着重介绍了微流控器件-质谱联用技术在蛋白质组学等生物质谱分析方面的应用和新近进展,评述了可能的发展趋势.     

N-糖肽的规模化质谱解析方法进展

蛋白质糖基化修饰的鉴定是蛋白质翻译后修饰分析中最具挑战性的任务之一,近几年尤其受到关注.快速发展的质谱技术为规模化的蛋白质糖基化修饰研究提供了有效的手段.与其他基于质谱技术的翻译后修饰鉴定相比,糖基化鉴定的难点在于糖链是大分子而且存在微观不均一性,另外糖链本身可以在串联质谱中碎裂且与肽段的碎裂规律不同,导致蛋白质组学的质谱解析方法和软件难以完整地鉴定肽段序列和糖链结构.完整N-糖肽的鉴定是糖基化分析的热点内容之一,针对N-糖肽的鉴定,近年来,人们开发了多种多样的质谱解析方法,其中包括用N-糖酰胺酶切除糖链后鉴定N-糖基化位点的方法、基于电子转运裂解的糖肽肽段鉴定、基于高能碰撞裂解与电子转运裂解联用或碰撞诱导裂解与三级谱联用的完整N-糖肽鉴定等等.本文对这些质谱解析方法进行了整理和综述,简要指出了目前完整糖肽鉴定软件存在的一些不足,展望了未来的发展方向.     

糖苷水解酶——生物转化制备活性糖苷与苷元的有效工具

糖苷广泛存在于自然界,具有多种药理活性,是人类发现与生产药物的重要来源。糖苷中糖链部分的组成与其药理活性密切相关,改变糖苷分子中的糖链结构能改变糖苷的药理活性,为开发药物提供更多的化合物资源。糖苷水解酶修饰糖链具有效率高、成本低、污染小等优点,被广泛应用于活性糖苷与苷元的制备。本文系统地总结了糖苷水解酶转化制备活性糖苷与苷元的研究进展,为研究糖苷酶生物转化制备活性化合物提供数据资源,为相关的研究和生产提供有用的文献资料。     

基于质谱技术的糖链结构解析研究进展

糖组学是继基因组学、蛋白质组学之后,又一门新兴的学科,其主要是研究糖分子的结构与功能.糖是一类比核酸、蛋白质更加独特的生物分子,它们不仅是生物体储存能量和释放能量的主要物质,更是生物体内的信息传递分子,并且在生理和病理过程中扮演着重要的角色,如细胞间的识别作用、炎症以及自身免疫疾病等.在结构上,糖类物质更为复杂,具有宏观不均一性(蛋白质上有多个糖基化位点)和微观不均一性(同一结合位点上可以连接不同的多糖),所以糖链的结构解析一直是糖组学研究的难题.相较于传统的分析方法,质谱法具有高灵敏度、高精度、高通量等优势,被认为是在糖链结构解析过程中重要的分析方法.本文综述了质谱、多级质谱、液相色谱-质谱、毛细管电泳-质谱等方法在糖组学中糖链结构解析的研究进展.     

原子力显微镜 (AFM) 在细菌生物被膜研究中的应用

原子力显微镜(AFM)作为一项重要的表面可视化技术,以其独特的优势(纳米级的空间分辨率、皮牛级力灵敏度、免标记、可在溶液环境下工作)被广泛应用于生物被膜的研究。AFM不仅可以在近生理环境下对生物被膜表面超微形貌进行可视化表征,同时还可以通过纳米压痕对生物被膜的机械特性(弹性和粘性)进行定量测量,利用AFM单细胞和单分子力谱技术可以获得生物被膜形成过程中细胞-基底以及细胞-细胞之间的相互作用力,为生物被膜的实时原位系统研究提供了可行性。本文简述了AFM的基本操作原理,综述了近年来AFM用于生物被膜表面超微结构成像、机械特性测量以及相互作用力研究方面的进展,并对AFM在生物被膜研究中面临的问题和未来的发展方向进行了讨论。     

糖鞘脂分析技术及相关疾病研究进展

糖鞘脂是一类广泛分布在动物细胞膜表面的糖脂类物质,它在调控细胞识别、黏附、增殖以及凋亡等方面均有重要的生物学作用.本综述主要讨论了在现代分析技术范畴中,糖鞘脂的鉴定及其糖链结构的分离与解析方面的研究进展和糖鞘脂在癌症等疾病发生发展中所起的生物学功能,以及糖鞘脂作为疾病治疗靶标的可能性.随着现代仪器技术,尤其是质谱技术和色谱-质谱联用技术的发展,糖鞘脂的分离与检测也进入了高速发展的时代.目前,使用质谱技术在肝癌、结直肠癌、乳腺癌等恶性肿瘤的组织样本中均发现了不同种类糖鞘脂不同程度的异常表达.其中,岩藻糖基化的糖鞘脂上调表达在众多癌症糖鞘脂检测中尤为突出,故岩藻糖基化的糖鞘脂可能会成为一类癌症的早期诊断标志物.近年来,随着对糖鞘脂理解的不断深入,糖鞘脂在诸多疾病,如癌症血管生成过程中的功能研究成为了热点之一.例如,从肿瘤细胞表面脱落的大多数糖鞘脂在肿瘤微环境中主要起到了促进血管生成的作用,而与此相反的是,另一种结构简单的神经节苷脂GM3却起到了抑制血管生成的作用.本综述汇集了对上述现象在分子水平上的不同解读以及利用此现象对癌症靶向治疗的研究与探索,并对基于抑制糖鞘脂合成的靶向治疗的发展前景进行了分析展望.