蛋白質組學

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蛋白質組學,糖基化蛋白質組學,多組學聯合分析
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2021技術展望糖基化蛋白質組學

2021-04-07 11:17:19

蛋白質組學(glycoproteomics)是指大規模分離、富集和鑒定糖蛋白的研究。糖蛋白質組學已逐漸成熟,這要歸功于儀器、實驗方法和計算搜索算法的進步。

近日,《Nature Methods》雜志將年度技術授予了空間分辨轉錄組學,因為這種方法正在改變我們了解復雜組織的方式。同時,雜志也提出了多項值得關注的技術,蛋白質組學包括類組裝體、光片顯微鏡、糖蛋白質組學等。

糖蛋白質組學(glycoproteomics)是指大規模分離、富集和鑒定糖蛋白的研究。糖蛋白質組學已逐漸成熟,這要歸功于儀器、實驗方法和計算搜索算法的進步。

糖基化是一種廣泛存在的蛋白質翻譯后修飾,糖蛋白在許多重要的生物學過程中發揮重要的作用,包括細胞的信號傳導、宿主與病原體的相互作用,以及免疫應答和疾病。糖基化蛋白質組學糖基化異??蓪е卵装Y、癌癥等疾病的發生。糖蛋白質組學旨在分析特定細胞或組織中聚糖和糖基化蛋白的完整組庫。


糖基化蛋白質組學


基于質譜(MS)的方法可實現大規模的整體分析;然而,聚糖的結構多樣性和糖基化位點的異質性為全方面分析帶來了挑戰。聚糖阻礙了蛋白骨架的片段化,過去為了簡化分析,通常將它們去除,這就丟失了聚糖信息。此外,由于異構體的存在,質譜圖往往很復雜,需要手動解釋。

近年來,隨著質譜儀器、片段化策略和高通量流程的發展,完整糖蛋白的分析已成為可能。目前,研究人員已經開發出幾種特定的富集策略,包括凝集素及其他親和層析、親水相互作用色譜(HILIC)、多孔石墨碳(PGC)以及可逆和不可逆化學偶聯策略等,可檢測到低豐度的聚糖和糖肽。

同時,研究人員還為N-連接聚糖和O-連接聚糖定制了多個實驗流程。早前,奧地利的研究人員就開發出一種新穎的定量方法,從比較蛋白質組學數據中識別出完整的糖肽,多組學聯合分析這樣不僅能推斷復雜的聚糖結構,還能對糖肽進行直接定位。他們通過該方法鑒定出蓖麻毒素產生毒性所需要的糖蛋白1。

德國的研究人員也開發出一個基于質譜的綜合流程SugarQuant,包括基于蛋白聚合物捕獲的樣本制備、多級質譜采集(Glyco-SPS-MS3)和數據處理工具(GlycoBinder),能夠對復雜生物樣本中的完整糖肽進行可靠鑒定。他們應用該流程鑒定出Burkitt淋巴瘤細胞中5,000多種獨特的糖形(glycoform)2。

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