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【推新】金开瑞携手 GPSeeker 创始人与您共话 N 糖基化糖链结构解析
人阅读 发布时间：2020-03-27 14:14
同济大学化学科学与工程学院田志新教授课题组长期致力于癌症及癌症干细胞潜在N-糖蛋白标志物发现领域的研究。该课题组基于前期研发的蛋白质质谱原位解析算法「同位素轮廓指纹比对」、完整蛋白质数据库搜索引擎 ProteinGoggle、磷酸化修饰准确定位工具 P-bracket 等工作，研发了完整的 N-糖肽数据库搜索引擎 GPSeeker；基于结构特征离子，GPSeeker 实现了完整 N-糖肽水平上的 N-糖基化的结构特异性鉴定。
二者的结合实现了肝癌（HepG2 细胞相对于正常肝脏 LO2 细胞）完整 N-糖肽水平上的潜在 N-糖基化标志物的位点和结构特异性鉴定；观察到了唾液酸链接异构和岩藻糖序列异构在癌症条件下的不同差异表达。该研究成果已在线发表于国际知名期刊《Journal of Proteome Research》上。（同济大学新闻网报道）
二者的结合实现了肝癌（HepG2 细胞相对于正常肝脏 LO2 细胞）完整 N-糖肽水平上的潜在 N-糖基化标志物的位点和结构特异性鉴定；观察到了唾液酸链接异构和岩藻糖序列异构在癌症条件下的不同差异表达。该研究成果已在线发表于国际知名期刊《Journal of Proteome Research》上。（同济大学新闻网报道）
蛋白质糖基化
蛋白质糖基化是一种广泛存在、结构复杂多变的蛋白质翻译后修饰，在细胞和机体内发挥着重要功能。在生物体中 50％ 以上的蛋白质存在糖基化现象，包括核孔蛋白、染色质蛋白、RNA 聚合酶 II、蛋白翻译调控因子、转录因子等，其变化参与细胞识别、蛋白质折叠、血型决定系统、癌细胞转移、薄膜保护作用、物质转运等多种重要的生物学过程，从而导致炎症、肿瘤等疾病的发生。根据连接的氨基酸残基不同，糖基化主要分为 N-糖基化和 O-糖基化两大类。
N 糖基化
N-连接糖基化 (N-linked glycosylation) 是一种新生肽链的共翻译或翻译后修饰方式，糖链通过与新生肽链中特定天冬酰胺 (N-X-S/T,X!=P) 的自由-NH2 基连接，所以将这种糖基化称为 N-连接的糖基化。N-糖蛋白质组学以组织、体液、细胞等复杂样本为研究对象，目的在于鉴定样品中发生糖基化修饰的蛋白质以及相应的糖基化位点、糖链组成和结构；结合稳定同位素标记，可以实现差异表达 N-糖基化的相对和绝对定量。
蛋白质糖基化是一种广泛存在、结构复杂多变的蛋白质翻译后修饰，在细胞和机体内发挥着重要功能。在生物体中 50％ 以上的蛋白质存在糖基化现象，包括核孔蛋白、染色质蛋白、RNA 聚合酶 II、蛋白翻译调控因子、转录因子等，其变化参与细胞识别、蛋白质折叠、血型决定系统、癌细胞转移、薄膜保护作用、物质转运等多种重要的生物学过程，从而导致炎症、肿瘤等疾病的发生。根据连接的氨基酸残基不同，糖基化主要分为 N-糖基化和 O-糖基化两大类。
N 糖基化
N-连接糖基化 (N-linked glycosylation) 是一种新生肽链的共翻译或翻译后修饰方式，糖链通过与新生肽链中特定天冬酰胺 (N-X-S/T,X!=P) 的自由-NH2 基连接，所以将这种糖基化称为 N-连接的糖基化。N-糖蛋白质组学以组织、体液、细胞等复杂样本为研究对象，目的在于鉴定样品中发生糖基化修饰的蛋白质以及相应的糖基化位点、糖链组成和结构；结合稳定同位素标记，可以实现差异表达 N-糖基化的相对和绝对定量。
（酵母和哺乳动物细胞中最终的 N-糖结构，图片来源：360 百科）
研究意义
蛋白质糖基化是沟通蛋白质和生物大分子糖类之间的桥梁。在蛋白质组学水平进行蛋白质糖基化研究分析不仅有助于全面深刻地了解蛋白质糖基化的发生发展规律及其在整个生命过程中的生物学意义，还有助于从基因组-蛋白组-糖组这样一个宏观综合层面上观察分析生命现象。这有助于研究者阐明患者的发病机制，对疾病的早期诊断、及时有效治疗等具有更科学的指导意义。
应用方向
1、寻找疾病相关蛋白糖基化修饰规律
2、分析糖蛋白糖链和糖结合蛋白相互作用的关联性
3、探讨糖类相关基因和糖结合蛋白基因调控机制
4、助力抗体药物质量评价
基于 GPSeeker 软件的-糖基化修饰鉴定
（图片引自Site- and structure-specific characterization ofN-glycoprotein markers of MCF-7 cancer stemcells using isotopic-labelling quantitativeN-glycoproteomics†）
小结
常规鉴定糖基化修饰的方法
1、将糖链和肽段分开，分别鉴定，却得不到位点上的具体糖链信息；
2、对蛋白质糖基化修饰鉴定有作用，对蛋白纯度要求很高；
3、不切除糖链，直接质谱分析糖链和肽段，能得到完成糖链信息，却不能确定位点上的糖链信息。
基于 GPSeeke 软件的-糖基化修饰鉴定
1、除了能够确定蛋白发生糖基化修饰的位点外，还能依赖开发的「GPSeeker」搜库软件对该位点发生糖基化修饰的糖链结构进行分析；
2、能知道发生糖基化修饰位点上的完整糖链信息；
3、基于完整 N-糖肽液-质联用分析特征所发展稳定同位素标记可实现疾病差异表达糖基化的相对和绝对定量。
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