N糖基化蛋白质组学分析
O糖基化蛋白质组学分析
N&O糖基化蛋白质组学分析
深 ：深度洞察N-link和O-link的糖链结构差异；
超 ：糖从头测序技术超越糖库限制;
全 ：基于糖肽质谱的糖基化位点全景表征;
糖基化是最普遍的蛋白质翻译后修饰之一，几乎参与所有的生理病理过程。糖链结构或水平的变化可反映健康状况、生理活动、疾病治疗效果等，特异性的聚糖已被广泛应用于临床疾病诊断及预后生物标记物。糖蛋白质组学是后基因组、蛋白质组时代出现的最新组学领域之一。预防性、预测性和个性化/ 精准化的糖医学是一门应用糖组或糖基化联合的新学科，有望更好地实现疾病的靶向诊断以及基于个体化糖基化特征的药物研发，处方选择和剂量配比。因此，糖蛋白组定性定量分析尤为关键，其将推动生物医学领域的重要应用。
1. 可以完成完整糖肽的定性定量分析，获得糖基化位点鉴定、糖型鉴定、糖基化位点与糖型的配对信息、完整糖肽的定量分析。
不同复杂程度（纯蛋白、细胞系或组织）的样本，于溶液或SDS-PAGE 胶中进行变性、还原与烷基化，运用胰蛋白酶（或其他蛋白酶）酶切、脱盐，采用简单高效的方法富集糖肽后，液相 - 质谱检测分析。简易流程图如下：
图 1. 基于质谱的糖蛋白组定性与定量分析流程
具体案例：
采用高效的糖肽富集、纳流液相与高灵敏度质谱的分析手段，结合独具特色的GlycanFinder 软件可快速全面鉴定糖基化位点，分离糖肽并鉴定位点附着的糖型。具体实例如下：
a.IgG亚型特异性N-糖组谱解析（单糖基化位点复杂糖型）
图 2. LC-MS/MS 鉴定亚型特异性的 IgG N- 糖组谱
b.纯化蛋白（多位点N-连接糖型）
图 3. LC-MS/MS 鉴定位点特异性的 N- 糖组谱
c.纯化蛋白（多位点O-连接糖型）
图 4. LC-MS/MS 鉴定蛋白位点特异性 O- 糖蛋白组
2.糖组学分析流程：N-聚糖定性定量
标准蛋白或重组蛋白、胞外囊泡、体液（血清、尿液、唾液或脑脊液等）、不同来源的细胞系与组织样本，经过特异性的酶切后释放糖链；针对含有酸性聚糖，进行特定的化学衍生化处理；不同样本的N- 聚糖经化学标记后可稳定唾液酸，继而通过液相、质谱或液相 - 质谱联用全面深入解析糖组谱。以N- 聚糖分析为例，简易流程图如下：
具体案例：
图 5. 不同样本的 N- 聚糖定性与定量分析流程
运用建立的高通量正交质谱分析方法，可对不同来源、不同复杂程度的样本全面解析其糖组谱。具体实例如下：
a. IgG （单糖基化位点复杂糖型）
图 7. MALDI-MS 解析 Hela 细胞系 N- 糖组谱
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。
样本类型 | 蛋白 | 血清 | 细胞系 | 组织 | 尿液 |
样品量 | 100 µg | 100 µL | 1*107 | 50 mg | 2 mL |
1. Si Liu et al, Characterization of IgG N-glycome in colorectal cancer progression by MALDI-TOF-MS, J Proteomics, 2018, 181: 225-237.
2. Si Liu et al, A comprehensive analysis of subclass-specific IgG glycosylation in colorectal cancer progression by nanoLC-MS/MS, Analyst, 2020,145: 3136-3147.
3. Kai-Ting C Shade et al, Sialylation of immunoglobulin E is a determinant of allergic pathogenicity, Nature, 2020, 582: 265-270.
4. Jua Lee et al, Spatial and temporal diversity of glycome expression in mammalian brain, Proc Natl Acad Sci U S A, 2020, 117: 28743-28753.
5. Mads Delbo Larsen et al, Afucosylated IgG characterizes enveloped viral responses and correlates with COVID-19 severity, Science, 2021, 371:eabc8378.