分泌体系O-GalNAc修饰研究方法与应用进展

蛋白质O-GalNAc糖基化作为蛋白质翻译后修饰的一种重要形式,参与重要的生理和病理过程.在血浆及其他分泌体系中,O-GalNAc修饰的异常改变可能作为疾病预警的标志分子.鉴于O-GalNAc结构的多样性,系统性分析O-GalNAc修饰具有极大的挑战.随着富集方法、质谱分析技术以及数据解析工具的发展,近年来O-GalNAc修饰的研究取得了一系列进展,促进了对蛋白O-GalNAc糖基化在人类健康中所起作用的深入理解.本文主要介绍近年来分泌体系中的O-糖基化蛋白、O-糖链以及O-糖基化位点的富集与鉴定方法和最新进展.     

基于生物质谱的蛋白质O-GalNAc糖基化修饰研究进展

糖基化是生物体内蛋白质最常见、最重要的翻译后修饰之一,普遍存在于细胞膜蛋白及分泌蛋白,执行重要的生物学功能.常见的蛋白糖基化修饰有N-糖基化及O-糖基化两种类型,而O-GalNAc是O-糖基化中重要的存在形式,在特定生物学进程、癌症发生发展中起着重要作用,近年来受到广泛重视.得益于代谢标记、化学衍生化、高分辨和多种碎裂模式质谱技术以及基因编辑技术的高速发展,O-GalNAc的糖基化位点、糖型鉴定和生理功能研究取得一系列重大进展.本文综述了基于生物质谱技术的蛋白质O-GalNAc糖基化修饰研究进展.     

基于超滤膜辅助的糖蛋白全O-连接糖链的富集和MALDI-TOF/TOF质谱结构解析

哺乳动物中约有50%以上的蛋白质都发生了糖基化修饰.连接在丝氨酸或苏氨酸上的O-连接糖链是常见的蛋白质糖基化修饰方式之一,其主要功能是维持与其连接的蛋白质部分的空间构象,保护其免受蛋白酶水解及覆盖某些抗原决定簇.糖链结构的解析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辅助(FASP)富集细胞、血清和尿液中糖蛋白全O-连接糖链的方法,根据糖蛋白与其糖链结构之间的分子质量差异,利用10 KD超滤膜富集蛋白质样品中由β消除反应释放的全O-连接糖链,将糖链甲基化修饰后再使用MALDI-TOF/TOF-MS进行解析,同时利用二级质谱进行结构确认.通过上述方法可从标准糖蛋白mucin、细胞、血清和尿液样本中分别鉴定到83、29、33和85种O-连接糖链结构,利用该方法可以从复杂样品中富集和解析糖蛋白全O-连接糖链,实现快速、高效、高通量地解析糖蛋白O-连接糖链的目的.     

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.     

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.     

凝集素法与酰肼法富集糖肽的方法学比较

蛋白质糖基化(glycosylation)是最常见和最重要的翻译后修饰之一.大规模N-连接糖基化位点鉴定是糖蛋白质组学研究的重要组成部分,而N-连接糖肽富集是高通量N-连接糖基化位点鉴定的关键步骤.凝集素富集法和酰肼化学法是目前被广泛应用的N-连接糖肽富集技术,有报道认为两种方法具有很强的互补性,联合使用能提高糖基化位点的鉴定数目.本文以Hep G2细胞系为模型,系统比较了这两种方法的富集效率和糖蛋白鉴定数目.结果表明,虽然酰肼法的糖肽富集效率为76.6%,远高于凝集素法的54.6%,但是凝集素法却能鉴定到825个糖蛋白和1 959个N-连接糖基化位点,显著多于酰肼法富集到的522个糖蛋白和1 014个糖基化位点.并且,两种方法并未显示出显著的互补性,仅28个糖蛋白和80个糖基化位点未在凝集素法中鉴定到.     

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．     

代谢性标记结合二维电泳寻找O-糖基化蛋白的研究

蛋白质的O-糖基化(O-glycosylation)是一种重要的翻译后修饰,参与诸多生理和病理过程。目前,对于蛋白质的O-糖基化的研究进展仍非常缓慢,一个重要的原因就是缺乏高效的对O-糖基化蛋白进行分离和鉴定的技术。创新性地将点击化学反应、二维电泳和质谱技术结合,对寻找细胞内O-糖基化蛋白进行了技术探索性研究。首先利用代谢性标记手段,在人肝癌细胞HCCLM6培养基中加入四乙酰化叠氮半乳糖胺(Ac4GalNAz),对细胞内O-GalNAc糖基化蛋白进行标记;其次通过点击化学将炔基荧光基团连接至标记的O-糖基化蛋白的叠氮基团;应用二维电泳技术对标记蛋白进行分离,并找到13个具有荧光信号的蛋白点;最后对具有荧光信号的蛋白进行质谱鉴定,成功鉴定到7种蛋白,经软件预测后,GRP78蛋白和ANXA1蛋白均具有潜在的O-糖基化位点。这为寻找细胞或生物体中的O-糖基化蛋白奠定了基础,并为高通量筛选O-糖基化蛋白提供技术平台。     

N-糖基化位点鉴定方法和非经典N-糖基化序列

蛋白质的N-糖基化修饰是生物体调控蛋白质在组织和细胞中的定位、功能、活性、寿命和多样性的一种普遍的翻译后方式。N-糖基化位点是理解糖链功能的重要前提之一。应用新的糖蛋白、糖肽富集技术和质谱技术,科学家们在不同组织中完成了对N-糖基化位点的鉴定。此外,不同于经典三联子的N-糖基化序列的发现使人们对N-糖基化过程的认识向纵深发展。     

蛋白质糖基化分析方法及其在蛋白质组学中的应用

作为一种普遍存在的翻译后修饰,糖基化对蛋白质的结构和功能有着重要影响。弄清糖基化发生发展的规律是理解蛋白质复杂多样的生物功能的一个重要前提。糖基化发生的特点决定了糖基化相关研究是对分析技术的一大挑战。作为蛋白质组学研究的重要组成部分,目前蛋白质糖基化研究的重点和难点主要集中于糖蛋白／糖肽的分离富集和糖蛋白的鉴定／糖基化位点的确定2个方面,相关技术已用于蛋白质组学水平的糖基化研究,但都还不够成熟。以生物质谱为核心、多学科交叉的蛋白质组学技术始终处于不断发展之中。基于糖基化发生规律的富集检测技术的发展、移动质子理论的提出及电子捕获裂解技术的应用必将极大地促进包括糖基化在内的翻译后修饰研究。蛋白质糖基化的研究有助于从基因组-蛋白组-糖组这样一个宏观的综合的水平观察分析生命现象,从而达到对生命现象更本质的认识。     

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.     

葡糖酰胺(O-GlcNAc)修饰:细胞内糖基化的前世今生

糖基化是一种古老的蛋白质翻译后修饰,常见于细胞外的糖被结构和细胞内部的内质网和高尔基体内。近年来,一种细胞内的糖基化修饰逐渐被大家所认识,这就是氧连接的N-乙酰葡糖胺(O-linkedβ-N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)。它是唯一发生在细胞内的参与信号转导的糖修饰,一般发生于细胞质和细胞核中。自从20世纪80年代发现O-GlcNAc以来,生物学家和化学家一直在研究它修饰的位点和行使的生物学功能。O-GlcNAc修饰发生在丝氨酸和苏氨酸上,因此可以与磷酸化之间形成阴阳关系并参与信号转导过程。但由于其低丰度易水解的特点导致难以鉴定位点,又使研究人员难以见其真容。本文将回顾O-GlcNAc修饰的发现历史,介绍近年来发展的化学生物学手段对其位点的鉴定,并着重阐释该修饰在细胞周期以及表观遗传等生物过程中的功能。随着学科交叉及质谱技术的发展,古老而弥新的糖基化修饰将绽放出新的花蕾。     

酵母O-甘露糖转移酶的研究进展

随着糖蛋白类药物的需求量不断增加,酵母表达系统的人源化改造成为当务之急。其中,酵母蛋白的O-糖基化因O-糖链种类繁多、组分单一以及糖基化位点预测困难等因素,限制了酵母蛋白的O-糖基化人源化改造。从酵母蛋白的O-糖链结构、O-糖链发生过程及O-糖链的功能展开综述,重点介绍起始酵母蛋白O-糖基化过程的O-甘露糖转移酶家族(family of protein O-mannosyltransferases, PMTs)成员的研究现状,希望对酵母蛋白O-糖基化人源化改造研究提供参考。     

糖基化蛋白质组学:结构、功能和研究方法

蛋白质糖基化修饰结构多样、分布广泛,以N-糖基化、O-Gal NAc糖基化和O-Glc NAc糖基化等不同修饰形式存在。糖修饰以各种方式广泛参与基本生物学过程,包括基因转录、蛋白质翻译、信号转导、细胞-细胞间以及宿主-病原体相互作用等。糖基化修饰的异常变化与多种重要疾病的发生发展相关,包括免疫性疾病、肿瘤、先天性糖缺陷等。该文系统展示几种常见糖修饰的结构、参与的生理病理过程,以及最新的研究方法,尤其是糖修饰蛋白质或肽段的特异性富集方法和基于质谱的序列分析方法进展,以期丰富糖修饰蛋白质的研究手段,为糖蛋白质功能机制研究、疾病治疗靶标或候选标志物的发现提供新视角。     

蛋白分子O-糖基化的研究进展

蛋白分子的氧连接糖基化（O-糖基化）修饰是生物体内必不可少的转录后化学修饰之一,其作用方式类似磷酸化,并且两者之间相互作用,共同调节生物大分子的活性。O-糖基化修饰在生物体的转录、翻译、核运输、细胞骨架的形成以及调节细胞器的功能中发挥着重要的作用。通过影响细胞信号的传导,在细胞吞噬、炎性细胞的迁移以及细胞内大分子物质的循环中也起着重要作用。该文主要通过介绍蛋白分子O-糖基化修饰的基础理论以及。一糖基化修饰作用的几个方面,来简要阐述O-糖基化修饰在生物体内发挥的作用。     

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.     

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。     

糖蛋白质组定量技术进展

蛋白质的糖基化是最重要和最普遍的蛋白质翻译后修饰之一,在生物体内起着极为重要的作用。糖蛋白质的量和（或）糖基化程度的改变以及糖链结构的改变等与许多疾病密切相关,因此定量糖蛋白质组研究已经成为一个新的热点。然而由于糖基化蛋白质所具有的独特特征,其定量面临严峻的挑战。糖蛋白质组学定量方法和技术的发展将为更好地研究糖基化蛋白质生物学功能起到重要作用。综述了基于生物质谱的糖蛋白质组定量研究的技术和方法,及其优缺点和未来的发展趋势。     

植物蛋白质O-糖基化修饰的研究进展

糖基化是最主要的蛋白质翻译后修饰方式之一,主要有N-糖基化、O-糖基化和糖基磷脂酰肌醇锚定修饰三种类型。在植物细胞中, O-糖基化修饰广泛发生,它不仅参与蛋白质转录调节、信号转导,还与细胞壁合成等生物学过程紧密相关。在多种O-糖基化修饰类型中, O-N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)糖基化修饰结构独特、易于检测和表征,因此已经有许多相关技术实现了对其的表征。然而,其他类型O-糖基化修饰蛋白的结构和功能仍有待更全面的研究。该文综述了植物蛋白中不同类型O-糖基化修饰的相关研究进展,总结了植物O-糖基化修饰蛋白检测技术的优缺点,最后展望了这些技术在植物蛋白质O-糖基化修饰研究中的应用前景。     

糖组学研究策略及前沿技术研究进展

糖组学是继基因组学和蛋白质组学后的新兴研究领域,主要研究聚糖结构与功能.通过与蛋白质组数据库结合,糖捕捉法能系统鉴定糖蛋白和糖基化位点.糖微阵列技术可以对生物个体产生的全部蛋白聚糖结构进行鉴定与表征,提高了聚糖分析通量.而化学选择糖印迹技术简化了聚糖纯化步骤并提高了糖基化分析的灵敏度.双消化并串联柱法通过双酶消化双柱分离,在分析聚糖结构的同时也鉴定蛋白质的序列,并与蛋白质组学研究兼容.