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    不會N-糖蛋白質(zhì)組學(xué)?搞懂這三篇文獻,帶你輕松入門

    發(fā)布時間: 2024-12-03  點擊次數(shù): 408次

    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.

    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,近年來研究發(fā)現(xiàn),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)。哺乳動物的糖鏈僅包含10種單糖,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。

    N-糖基化修飾一個涉及一系列糖基轉(zhuǎn)移酶參與、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an酸-三氫嘌呤(Asn-X-Ser/Thr)的識別基序的天冬酰胺的NH2基團上,其中X可以是除脯an酸以外的任何氨基酸。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、糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶催化修剪和加工糖鏈。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、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、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(xué)

    目前常見的N-糖蛋白質(zhì)組學(xué)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(xué)。其中以糖基化位點為核心N-糖蛋白質(zhì)組學(xué)主要是采用糖苷酶將糖肽上的糖鏈釋放,然后對無糖鏈的肽段進行常規(guī)蛋白質(zhì)組學(xué)分析;位點特異性N-糖鏈為核心的N-糖蛋白質(zhì)組學(xué)則是通過改良質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集模式,同時獲得肽段和糖鏈的碎片離子信息,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(xué)技術(shù)不僅可以提供蛋白質(zhì)糖基化位點的信息,還可以給出具體糖鏈組成信息,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)。

     

     

    1. N-糖蛋白質(zhì)組學(xué)實驗策略。以糖基化位點為核心的糖蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù):蛋白質(zhì)信息、N-糖基化位點;②以完整糖肽的糖蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù):蛋白質(zhì)信息、肽段序列、N-糖基化位點、糖鏈組成/結(jié)構(gòu);③以糖鏈的糖蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù):糖鏈組成/結(jié)構(gòu)。

     

    從三篇文章看阿爾茨海默病糖蛋白質(zhì)組學(xué)研究現(xiàn)狀

     

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

    l   亮點:AD組織糖蛋白質(zhì)組學(xué)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(xué)方法——糖基化位點糖蛋白質(zhì)組學(xué)(圖1①)

    l   糖蛋白組學(xué)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)分析顯示,共調(diào)節(jié)的N -糖肽/糖蛋白有13個模塊,其中6個與AD表型相關(guān);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、神經(jīng)炎癥、突觸功能障礙、細胞粘附改變、溶酶體功能障礙、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)。

    一項名為“In situ spatial glycomic imaging of mouse and human Alzheimers disease brains"的研究重點是了解n -鏈聚糖在阿爾茨海默?。?span>AD)中的的空間異質(zhì)性。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(WTC57BL/6雄鼠(冷凍切片),3AD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),組織N-糖鏈分子成像,檢測分子為圖1

    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。這些數(shù)據(jù)表明,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 Alzheimers disease"的基于完整糖肽的定量糖蛋白組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)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。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(xué)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(xué)技術(shù)(圖1②)

    l   研究成果:發(fā)現(xiàn)與AD臨床表型、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。對于疾病糖蛋白質(zhì)組學(xué)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,這樣的研究發(fā)現(xiàn)的糖蛋白質(zhì)一般為診斷標志物,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(xué)技術(shù)來說,以完整糖肽為核心的糖蛋白質(zhì)組學(xué)策略可以從蛋白質(zhì)、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(xué)技術(shù),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,這使得這一技術(shù)備受關(guān)注。

    糖蛋白質(zhì)組學(xué)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,我們后續(xù)會針對這一問題為大家進行詳細解讀。


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