秋天有点“甜”，N-糖基化蛋白质组定量分析帮您解锁“糖”密码

糖基化修饰对蛋白质功能和结构的形成具有重要作用，生物体内一半以上的蛋白存在糖基化修饰。在机体内，细胞黏附、分子识别以及信号转导等过程均涉及糖基化蛋白的参与。根据糖蛋白糖侧链的不同连接方式，蛋白质糖基化修饰一般分为O-连接糖基化（O-linked glycosylation）、N-连接糖基化（N-linked glycosylation）等。

N-糖基化修饰蛋白是指糖链与蛋白质天冬氨酸上的氨基（NH₂）基团通过共价连接而形成的糖蛋白，N-连接的糖基化蛋白具有特征序列Asn-X-Ser/Thr（X代表除脯氨酸外任何一种氨基酸）。N-糖基化是蛋白糖基化修饰中非常普遍和重要的一种修饰，它参与了细胞识别、信号转导、黏附、免疫等重要生物过程。高效的N-糖基化蛋白质组检测具有重要的研究利用价值和应用前景。

蛋白质糖基化的应用领域

动植物及微生物细胞识别、信号转导、黏附研究

人类免疫机理、疾病标志物筛选、药物作用靶点研究

肿瘤、肝癌、白内障、肾脏等相关疾病的表型或控制机制研究

科技君通过几篇研究案例，和您一起打开N-糖基化蛋白质组定量分析的研究思路！

案例分享

案例1

N-糖基化蛋白质组定量分析研究骨关节炎和大骨节病致病机理和治疗靶点^[1]

研究背景：

糖蛋白参与了许多疾病的发展，骨关节炎（OA）和大骨节病（KBD）软骨中N-糖基化蛋白的种类和含量尚不清楚。本研究旨在鉴定骨关节炎和大骨节病患者膝关节软骨中的N-糖基化蛋白，并与正常成人对照进行比较，以寻找OA和KBD的病理机制和治疗靶点。

研究思路：

选取来自性别和年龄匹配的OA（n = 9）、KBD（n = 9）以及正常成人（n = 9）的软骨样品。基于LC-MS/MS的N-糖基化蛋白质组定量分析获得KBD和OA的差异化表达N-糖基化蛋白。

实验结果：

1. 共鉴定出594个N-糖基化蛋白和1,146个N-糖基化肽段。

2. GO结果提示N-糖基化蛋白主要参与蛋白质代谢过程、单细胞-多细胞和多细胞生物过程、细胞粘附、生物粘附和多细胞生物发育过程。

3. KEGG和PPI结果显示，关键N-糖基化蛋白与OA和KBD的吞噬体、溶酶体、蛋白质消化和吸收等通路密切相关。

4. 关键的显著差异表达N-糖基化蛋白和通路主要通过干扰ECM和软骨细胞基本成分的合成和分解代谢，干扰物质或信息的传递，导致OA和KBD软骨的退变和降解。本研究中关键的N-糖基化蛋白或通路是OA和KBD病理机制和治疗的潜在靶点。

图1 差异表达N-糖基化蛋白的GO、KEGG通路和PPI分析 ^[1]

文献链接：https://www.mdpi.com/2073-4409/11/16/2513

案例2

N-糖基化蛋白质组定量分析研究干旱胁迫下小麦幼苗叶片的生长机制^[2]

研究背景：

细胞膜蛋白参与许多复杂的生理过程，目前细胞膜蛋白质组研究主要集中于人和动物，对植物细胞膜糖蛋白的研究报道很少。小麦是重要的粮食作物，本研究首次对干旱胁迫下小麦幼苗叶片细胞膜糖蛋白进行研究，以识别糖蛋白在干旱胁迫反应中的潜在作用。

研究思路：

图2 干旱处理实验样本^[2]

实验结果：

共鉴定出414个糖基化位点，对应407个糖肽和312个糖蛋白，其中173个细胞膜蛋白具有215个N-糖基化位点受干旱胁迫显著变化。功能富集分析表明，差异糖基化蛋白参与细胞外信号接收和转导，与植物细胞壁重塑的蛋白激酶活性密切相关。Motif分析表明，79.5% Motif位于蛋白表面的无规螺旋和柔性区域，通过降低蛋白质的柔韧性可促进蛋白质的糖基化修饰，提高蛋白质的结构稳定性。

图3 糖基化蛋白鉴定结果^[2]

文献链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.10.217

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参考文献：

[1] Identification of N-Glycoproteins of Knee Cartilage from Adult Osteoarthritis and Kashin-Beck Disease Based on Quantitative Glycoproteomics, Compared with Normal Control Cartilage. Cells. 2022

[2] Plasma membrane N-glycoproteome analysis of wheat seedling leaves under drought stress.Int J Biol Macromol. 2021

供稿：Carol

编辑：市场部

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