蛋白質(zhì)N-糖基化修飾

糖基化修飾通常是指將糖鏈連接至蛋白質(zhì)或者脂質(zhì)的過程更默契了，近年來研究發(fā)現(xiàn)綠色化，糖基化修飾的RNA也廣泛存在于細胞表面。約70%的蛋白質(zhì)為糖蛋白質(zhì)參與水平。哺乳動物的糖鏈僅包含10種單糖大型，糖基化修飾是體內(nèi)異質(zhì)性和復(fù)雜性最高的修飾類型。其中蛋白質(zhì)糖基化修飾根據(jù)修飾位點主要分為N-連接和O-連接的糖基化修飾明確相關要求。

N-糖基化修飾一個涉及一系列糖基轉(zhuǎn)移酶參與重要意義、無合成模板的復(fù)雜生物過程。N-糖基化修飾主要發(fā)生在天冬酰胺-X-絲氨酸-三氫嘌呤（Asn-X-Ser/Thr）的識別基序的天冬酰胺的NH₂基團上深化涉外，其中X可以是除脯氨酸以外的任何氨基酸體系。N-糖基化合成分為個步驟進行： 14糖前體合成、前體轉(zhuǎn)移至蛋白質(zhì)或者多肽上開展試點、糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶催化修剪和加工糖鏈攜手共進。蛋白質(zhì)N-糖基化修飾在蛋白質(zhì)折疊、蛋白-蛋白相互作用推進一步、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)經過、病毒感染等生物過程中發(fā)揮重要作用。

N-糖蛋白質(zhì)組學

目前常見的N-糖蛋白質(zhì)組學研究方法主要包括以糖基化位點為核心和以位點特異性N-糖鏈為核心的N-糖蛋白質(zhì)組學力度。其中以糖基化位點為核心N-糖蛋白質(zhì)組學主要是采用糖苷酶將糖肽上的糖鏈釋放明確了方向，然后對無糖鏈的肽段進行常規(guī)蛋白質(zhì)組學分析；位點特異性N-糖鏈為核心的N-糖蛋白質(zhì)組學則是通過改良質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集模式業務指導，同時獲得肽段和糖鏈的碎片離子信息改進措施，進而通過專業(yè)軟件解析出完整糖肽信息。由于位點特異性N-糖蛋白質(zhì)組學技術(shù)不僅可以提供蛋白質(zhì)糖基化位點的信息長足發展，還可以給出具體糖鏈組成信息今年，這極大的滿足了研究者對于蛋白質(zhì)N-糖基化修飾的多樣性和異質(zhì)性的研究需求，這一技術(shù)也得到了更廣泛的應(yīng)用（圖1）結構不合理。

圖1. N-糖蛋白質(zhì)組學實驗策略銘記囑托。①以糖基化位點為核心的糖蛋白質(zhì)組學技術(shù)：蛋白質(zhì)信息引領、N-糖基化位點；②以完整糖肽的糖蛋白質(zhì)組學技術(shù)：蛋白質(zhì)信息示範、肽段序列應用前景、N-糖基化位點、糖鏈組成/結(jié)構(gòu)運行好；③以糖鏈的糖蛋白質(zhì)組學技術(shù)：糖鏈組成/結(jié)構(gòu)首次。

從三篇文章看阿爾茨海默病糖蛋白質(zhì)組學研究現(xiàn)狀

一項名為“Integrative glycoproteomics reveals protein N-glycosylation aberrations and glycoproteomic network alterations in Alzheimer’s disease"的研究重點是了解糖基化在阿爾茨海默矒u籃。?span>AD）中的作用。以下是要點：

l   亮點：AD組織糖蛋白質(zhì)組學研究（N-糖基化位點）

l   樣本：AD患者和年齡匹配的對照組的16對人腦組織

l   蛋白質(zhì)糖基化檢測技術(shù)：糖蛋白組學方法——糖基化位點糖蛋白質(zhì)組學（圖1①）

l   糖蛋白組學驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)分析顯示推廣開來，共調(diào)節(jié)的N -糖肽/糖蛋白有13個模塊推動，其中6個與AD表型相關(guān)相對較高；AD大腦中存在多種失調(diào)的N -糖基化影響過程和途徑，包括細胞外基質(zhì)功能障礙信息、神經(jīng)炎癥相關、突觸功能障礙、細胞粘附改變豐富內涵、溶酶體功能障礙生產效率、內(nèi)吞運輸失調(diào)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能障礙和細胞信號失調(diào)適應性。

一項名為“In situ spatial glycomic imaging of mouse and human Alzheimer’s disease brains"的研究重點是了解n -鏈聚糖在阿爾茨海默猜涞厣?。?span>AD）中的的空間異質(zhì)性的特點。以下是要點

l   亮點：多種N-糖鏈分子的空間分布特征

l   樣本：年齡匹配的5xFAD、 rTg4510以及野生型（WT）C57BL/6雄鼠（冷凍切片）互動式宣講，3個AD患者的海馬組織（石蠟組織切片）

l   糖基化檢測技術(shù)：質(zhì)譜成像技術(shù)效高性，組織N-糖鏈分子成像，檢測分子為圖1③

l   研究成果：與AD相關(guān)的強大的區(qū)域特異性N -鏈聚糖變化自動化。這些數(shù)據(jù)表明提升，N鏈聚糖失調(diào)可能是AD病理的基礎(chǔ)

一項名為“Human brain glycoform coregulation network and glycan modification alterations in Alzheimer’s disease"的基于完整糖肽的定量糖蛋白組學與系統(tǒng)生物學相結(jié)合的人類AD和對照腦的蛋白質(zhì)組級糖形態(tài)分析研究支撐能力。以下是要點

l   亮點：AD組織的位點特異性完整糖肽的糖蛋白質(zhì)組學檢測，糖基化酶表達譜與糖蛋白質(zhì)組的聯(lián)合分析

l   樣本：AD患者和年齡匹配的對照組的16對人腦組織

l   糖基化檢測技術(shù)：以完整糖肽為核心的糖蛋白質(zhì)組學技術(shù)（圖1②）

l   研究成果：發(fā)現(xiàn)與AD臨床表型高效利用、淀粉樣蛋白-β積累和tau病理相關(guān)的糖形和聚糖模塊

這三篇文章從不同角度解析了與AD發(fā)生相關(guān)的蛋白質(zhì)N-糖基化修飾特征更加明顯。對于疾病糖蛋白質(zhì)組學的研究來說，臨床樣本的選擇是最為關(guān)鍵的：目前更多研究AD的文章主要采用腦脊液或者血液作為研究目標講理論，這樣的研究發(fā)現(xiàn)的糖蛋白質(zhì)一般為診斷標志物的可能性，限制了對于疾病發(fā)生發(fā)展機制的深入研究。對于糖蛋白質(zhì)組學技術(shù)來說服務為一體，以完整糖肽為核心的糖蛋白質(zhì)組學策略可以從蛋白質(zhì)問題、糖基化位點和糖鏈三位一體的分析糖蛋白質(zhì)；針對于以N-糖鏈為核心的糖蛋白質(zhì)組學技術(shù)全會精神，質(zhì)譜成像技術(shù)可以繪制N-糖鏈分子的組織空間分布圖像系統穩定性，這使得這一技術(shù)備受關(guān)注。

糖蛋白質(zhì)組學的數(shù)據(jù)分析以及結(jié)果解讀對于大部分科研工作者來說是一大難題集中展示，我們后續(xù)會針對這一問題為大家進行詳細解讀實力增強。

參考文獻

Integrative glycoproteomics reveals protein N-glycosylation aberrations and glycoproteomic network alterations in Alzheimer’s disease. Science Advances(2020), IF: 13.6.

In situ spatial glycomic imaging of mouse and human Alzheimer's disease brains. Alzheimers Dement(2022) , IF: 17.1.

Human brain glycoform coregulation network and glycan modification alterations in Alzheimer’s disease. Science Advances(2024), IF: 13.6.