蛋白糖基化组学 | 高通量高精度全面解析糖组谱技术~

2023-04-06 13:43:51, 老王说药上海欧易生物医学科技有限公司

高通量高精度全面解析糖组谱技术

蛋白质糖基化是以选定目标蛋白质的残基对单糖或聚糖（即多糖多糖或复合寡糖）的共价连接。蛋白质糖基化作为最常见、最复杂的翻译后修饰之一，在许多生物过程中起着基础性作用。现在已知糖基化谱的改变与许多疾病有关，因此，糖蛋白疾病生物标志物的发现和表征是生物医学研究的主要兴趣。

蛋白质糖基化修饰

基于质谱 (MS) 的糖蛋白组学（glycoproteomics）和糖组学（glycomics）的进步越来越多地为蛋白质糖基化的位点特异性结构分析提供定性和定量方法。虽然聚糖异质性和临床相关样品（如血浆、血清、脑脊髓液和组织）的广泛动态范围复杂成都高，使得糖蛋白组的综合分析成为一项具有挑战性的任务，但是糖蛋白富集、酶消化和分离策略的持续开发与新型定量 MS 方法相结合，极大地提高了分析的灵敏度和特异性。

糖基化修饰主要形式

糖基化是有机分子酶促修饰的主要形式，负责生物体中的多个生物过程。聚糖的生物合成受一系列糖基转移酶、糖苷酶和聚糖修饰酶的控制，这些酶共同将单糖部分组装并加工成多种结构。

糖基化（Glycosylation）修饰是最常见和最复杂的翻译后修饰之一，发生在50%-70%的细胞蛋白质上，广泛参与细胞粘附、识别和信号转导等重要过程，影响蛋白质的分泌、运输和稳态调节。蛋白质糖基化修饰技术被Nature Methods评为2021年最值得关注的技术之一。

蛋白质糖基化修饰

蛋白质糖基化修饰分为：N-连接糖基化，O-连接糖基化，C-连接糖基化和糖基磷脂酰肌醇锚四种类型。

N-糖基化起始于内质网，在高尔基体中完成。通常在第一个连接上去的糖单元是N-乙酰氨基葡萄糖，连接部位为特定的N，糖链结构有规律（五糖核心，3 个甘露糖Man和2个GlcNAc ）。

O-糖基化在高尔基体中进行。通常在第一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖，连接部位为特定的S/T，然后逐渐将糖转移上去形成寡糖链，糖链结构无规律，Core1和Core2结构居多。

蛋白质糖基化修饰类型

蛋白质糖基化研究的方案

糖蛋白的分析B：纯化蛋白（1）和群体蛋白的研究（2），用于分析糖基化位点和糖型结构；

糖组学的分析A：纯化蛋白（1）和群体蛋白的研究（2），需要进行切糖过程，只研究糖型结构。

蛋白质糖基化研究的方案

蛋白质糖基化应用

蛋白质糖基化有许多作用。在单个蛋白质的水平上，糖基化与蛋白质折叠、溶解度、稳定性和活性、蛋白酶保护和亚细胞靶向直接相关。例如，在内质网（Endoplasmic reticulum, ER）中，伴侣蛋白钙连接蛋白和钙网蛋白通过蛋白质的 N-连接聚糖的组成来跟踪新生多肽的折叠状态。正确的蛋白质糖基化对于蛋白质复合物的形成、调节蛋白质-蛋白质相互作用以及正确组装高阶蛋白质结构具有重要作用。在细胞水平上，蛋白质糖基化对于瞬时和持续的细胞-细胞和细胞-基质识别事件和其他相互作用都非常重要。例如，改变的 N-糖基化影响抗体和 Fc 受体的亲和力。事实上，聚糖组成和结构方面存在多样性，有利于这种相互作用所需的高度特异性。

同时，各种病原体可以利用表面暴露的聚糖来攻击靶细胞，或者通过结合作为进入细胞的策略，或者通过依赖模仿，从而呈现宿主样聚糖以躲避靶细胞防御。

先天性糖基化障碍 (Congenital disorders of glycosylation, CDG) 导致一系列疾病，其中突变影响蛋白质糖基化途径的不同部分。例如，已经描述了几乎每个 N-糖基化途径基因突变引起的 CDG。虽然完全丧失 N-糖基化是致命的，但 CDG 患者会出现一系列临床症状，包括生长迟缓、大脑发育不完全、肌肉无力以及内分泌和肝功能异常。

事实上，随着疾病的进展，癌细胞的蛋白质糖基化谱会发生变化，这可能会促进肿瘤的生长和侵袭。蛋白质糖基化除了参与细胞黏附、识别、信号转导等重要过程外，其修饰对生物药的治疗疗效、生物药的稳定性、免疫原性等方面有影响；所以涉及到工业、科研用户等方方面面。

如：

（1) 基础医学、临床诊断：生物标志物、疾病机理机制、疾病分型、个性化治疗等；

（2）生物医药：药物作用机理、药效评价、药物开发等；

（3）生物领域：致病机理、耐药机制、病原体-宿主相互作用研究等；

（4）海洋水产：渔业资源、海水养殖、渔业环境与水产品安全等

药表征：ICH （Q6B）要求，氨基酸序列，末端氨基酸序列，肽图，巯基和二硫键，糖结构等；

作用过程

鹿明生物蛋白质糖基化分析平台服务

鹿明生物推出蛋白质糖基化分析平台服务正式进入医药研发领域，该服务具有以下优势：

（1）采用快速高效的化学衍生标记与糖肽富集方法，可全面深入解析糖组谱；

（2) 采取完整糖肽解析策略，可以同时获取糖基位点、糖型以及配对的定性定量信息 ;

（3）运用非标定量，所需原始样本量少，且实验误差相对较小；

（4）基于高通量、高灵敏度的质谱分析技术，服务周期短。

鹿明生物推出PROTAC降解组学服务正式进入医药研发领域，该服务具有以下优势：

（1）基于DIA和TMT的广泛非靶蛋白检测，分析PROTAC处理后靶蛋白降解效率和脱靶效应；

（2）基于MRM/PRM的靶向定量检测技术，定量PROTAC处理后靶蛋白降解量，计算DC₅₀，DC₉₀值或DC_max等；

（3）基于AP-MS互作蛋白质组学技术，验证靶蛋白与E3泛素连接酶的相互作用关系；

（4）基于泛素化蛋白组学技术，研究PROTAC处理后靶蛋白降解的泛素化作用机制；

（5）基于Simple/Digital Western（传统Western blot的高配版）蛋白定量技术，定量准、重现性好、检测效率高，可在细胞水平和类器官模型，动物等不同层面评估靶蛋白降解情况，测定量效关系，计算DC50或DC90值等，是PROTAC开发的有力工具。

文末看点｜lumingbio

鹿明生物从事蛋白组及代谢组质谱检测业务的专业质谱组学服务公司。以“鹿明质谱”服务品牌，提供全面的创新多组学技术服务。

经过多年发展，鹿明生物建立起了单细胞/微量蛋白质组学、4D-DIA/LFQ/PRM、iTRAQ/TMT、DIA、PRM、修饰蛋白组等蛋白组学技术平台；以及相应的大数据整合分析平台。通过持续的设备引进、技术开发、流程优化、人才汇聚、管理提升，建立起了成熟的质量标准、严格的质控体系以及科学的服务流程，广泛服务生命科学基础研究、疾病标志物发掘、疾病分型诊断、精准用药、药代药动、药物表征等多个领域。