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捷报频传,杨芃原组、杨福全组分别发表糖基化修饰组学研究新进展

发布时间: 2020-04-23
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糖基化是最重要和最普遍的蛋白质翻译后修饰之一。异常的蛋白质糖基化修饰通常与许多疾病的病理进展有关,包括癌症、神经退行性疾病、肺部疾病、血液疾病和遗传病等。大多数糖蛋白质是潜在的药物作用靶标和疾病诊断生物标志物,这些特征使糖蛋白成为临床和生物学研究中一类重要目标。不过蛋白质糖基化异常复杂,存在宏观不均一性和微观不均一性,因此使得糖蛋白组学研究具有挑战性。

国内的科学家在这一领域也是颇有建树,做出了许多开拓性的研究成果。如之前报道,2019年12月,来自国家蛋白质科学中心( 北京)、中国军事科学院军事医学研究院生命组学研究所钱小红团队、秦伟捷团队合作,在专业学术期刊Analytical Chemistry上发表了一种大规模尿液样本的O-糖基化组学分析新策略[1],可快速识别、高深度和可重现的无标记的人类尿液O-糖基化定量蛋白质。这种策略将数据库搜索速度提高了20倍,并使单个样品中完整O-糖肽定量提高了30%-40%,重现性明显提高(点击查看详细解读)。

近日,糖基化蛋白组学研究再获新进展,来自复旦大学的杨芃原曹纬倩团队、与中国科学院杨福全、付岩团队分别发表了关于O-糖基化组学与N-糖基化组学研究新成果。

其中,杨芃原、曹纬倩研究团队成功构建了一个名为OGP的O-糖蛋白质组资源库,也是迄今为止最大规模的O-糖蛋白质数据库,并在数据库基础上,开发了O-糖基化位点预测工具,极大地促进O-糖基化研究。中科院生物物理所杨福全团队与中科院数学与系统科学研究院付岩团队合作开发了一种用HILIC富集和谱库搜索大规模鉴定人血清中N-连接的完整糖肽的新策略,从人血清中成功鉴定了鉴定了526个N-链接糖蛋白、1036个N-链接糖基化位点、22677个N-链接完整糖肽和738个N-糖类型,使得人血清蛋白N-链接糖基化修饰分析和N-糖蛋白组学研究达到了新的高度。

文章题目:

OGP: A Repository of Experimentally Characterized 1 O-Glycoproteins to Facilitate Studies on O-Glycosylation

内容简介:

O-糖蛋白与许多重要生理和病理功能密切相关,如细胞间通讯、遗传性疾病、免疫缺陷和癌症等,大量关于癌症、生物制药和临床试验的研究需要对蛋白质O-糖基化进行精细而全面的分析。然而当前对O-糖蛋白的功能研究还很有限,除了O-糖基化的复杂性之外,另一个主要限制因素是难以从大数据中检索信息来选择候选的O-糖蛋白。这些因素极大地阻碍了O-糖基化研究的发展。

为了解决这个问题,复旦大学的杨芃原曹纬倩团队建立了一个名为OGP的O-糖蛋白质组资源库。它是由不同来源的O-糖蛋白质组数据组成的,其中包含9354个O-糖基化位点和11,633个位点特异的O-糖肽映射到2133个O-糖蛋白,是迄今为止最大规模的O-糖蛋白质数据库。

捷报频传,杨芃原组、杨福全组分别发表糖基化修饰组学研究新进展

OGP存储库概述

在此基础上,研究人员进一步开发了O-糖基化位点预测工具,并开放了OGP支持的网站(http://www.oglyp.org/)。网站由统计分析、数据库查询、网站预测、数据提交等4个模块组成。在这个网站上可以获得所有上述O-糖蛋白数据,如蛋白登录号、糖肽、位点特异性糖链结构、实验方法和潜在的糖基化位点,并可以有效地进行O-糖基化数据挖掘。这可以极大地促进O-糖基化的研究与O-糖蛋白药物的开发或临床研究。

文章题目:

Large-scale Identification of N-linked Intact Glycopeptides in Human Serum using HILIC Enrichment and Spectral Library Search

内容简介:

蛋白质糖基化修饰主要包括N-糖基化和O-糖基化,其中N-糖基化约占70%。N-链接糖蛋白分布广泛,从各种细胞表面到血清、脑脊液和尿液等不同的体液等,是潜在的药物作用靶标和疾病诊断生物标志物。然而血清蛋白丰度的动态范围较宽,糖基化蛋白质丰度低。完整的人血清N-糖数据库的缺乏,加上存在非特异性酶切而产生不同的蛋白质变体,使得人血清N-糖蛋白质组学研究更具挑战性。

为了解决这一重要科学问题,杨福全付岩合作团队开发了开发了一种用HILIC富集和谱库搜索大规模鉴定人血清中N-连接的完整糖肽的新策略。研究人员首先通过乙腈沉淀将血清蛋白分离为低丰度和高丰度的蛋白质两部分。分别酶解消化后,通过亲水相互作用色谱(HILIC)高效富集N-连接的完整糖肽,部分糖肽用N-糖苷酶F(PNGase F)处理生成N-连接的去糖肽。用LC-MS/MS分别分析N-连接的去糖肽和完整糖肽。

捷报频传,杨芃原组、杨福全组分别发表糖基化修饰组学研究新进展

人血清N-链接完整糖肽鉴定策略与实验流程

N-连接的完整糖肽的鉴定采用基于谱库搜索的策略,利用pMatchGlyco软件、N-链接去糖肽段谱库和N-糖质量数据库对N-链接完整糖肽数据集进行系统地分析。相对于序列库式搜索方法,谱库搜索方法具有更高的灵敏度和更快的搜索速度。此外,通过母离子质量优化以及考虑半特异酶切和高丰度化学修饰,进一步提高鉴定灵敏度。最终共鉴定了526个N-链接糖蛋白、1036个N-链接糖基化位点、22677个N-链接完整糖肽和738个N-糖类型,使得人血清蛋白N-链接糖基化修饰分析和N-糖蛋白组学研究达到了新的高度。

以上就是今天的文献分享与介绍,想了解更多详情可关注我们,后台回复您感兴趣的关键词,如“糖基化”,了解更多精彩内容。

参考文献

1、Zhao Xinyuan, et al., 2019, An Integrated Mass Spectroscopy Data Processing Strategy for Fast Identification, In-Depth, and Reproducible Quantification of Protein O-Glycosylation in a Large Cohort of Human Urine Samples. Analytical Chemistry.

2、Jiang-Ming Huang, et al., 2020, OGP: A Repository of Experimentally Characterized 1 O-Glycoproteins to Facilitate Studies on O-Glycosylation. bioRxiv.

3、Qingbo Shu, et al., 2020, Large-scale Identification of N-linked Intact Glycopeptides in Human Serum using HILIC Enrichment and Spectral Library Search. Molecular & Cellular Proteomics.

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