糖基化修饰

在阿尔茨海默病（AD）进展中，存在beta淀粉样蛋白（β-Amyloid，Aβ）的积累。Aβ在受影响的脑组织区域形成病理性聚集，被认为与AD的发生、进展和表型密切相关。多种翻译后修饰（如磷酸化、硝基化、糖基化等）对Aβ的病理性聚集及体内生物活性具有重要且不同的调控作用。在AD患者脑内，多种病理相关蛋白的糖基化位点、数量和水平都发生了显著性改变，表明了糖基化修饰在AD发生和发展中的重要意义。2011年，科学家对AD病人脑脊液中的Aβ片段进行鉴定，检测到之前未在哺乳动物中发现的酪氨酸O-糖基化修饰，然而由于天然来源的翻译后修饰蛋白丰度低、微观不均一等困难，Aβ糖基化修饰的生物学功能及在疾病中的作用尚未能得以阐释。　　近日，中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心刘聪课题组与北京大学药学院董甦伟课题组合作，在J. Am. Chem. Soc.上发表题为O-Glycosylation Induces Amyloid-β to Form New Fibril Polymorphs Vulnerable for Degradation的研究论文，利用化学合成策略构建了一系列含不同O-糖基化修饰的均一结构Aβ，并系统研究了糖基化修饰对Aβ病理性聚集的调控作用及其构效关系。　　该研究中，研究人员首先合成了三种O-糖修饰的酪氨酸砌块，糖基分别是α-GalNAc, Galβ1-3GalNAc和Neuα2,3Galβ1-3GalNAc。然后，通过固相多肽合成策略将上述三种酪氨酸砌块制备相应的Aβ糖肽。然而，Aβ含有较多大位阻氨基酸，且自身疏水性强、容易聚集，再加上糖基的引入，给Aβ糖肽的合成带来了不少困难。为了克服这些合成难题，研究人员利用微波辅助的合成策略以及多赖氨酸亲水标签等方法，以较高效率获得了结构均一、含有不同O-糖修饰的Aβ糖肽。他们进一步对三种Aβ糖肽和不含糖链的Aβ多肽进行性质表征，发现糖基化修饰能够显著抑制Aβ的聚集，并且抑制效果与糖链结构相关。通过对Aβ聚集/解聚动力学的进一步研究，表明糖基修饰可以降低纤维结构的稳定性。在酶解实验中，糖基修饰的Aβ纤维表现出了更差的酶解稳定性。　　为进一步阐述糖基化修饰降低Aβ纤维稳定性的分子机理，研究人员通过冷冻电镜技术（Cryo-EM），获得了Galβ1-3GalNAc糖型Aβ纤维的3.1埃近原子级分辨率结构。糖基修饰的Aβ组装形成了一种全新的淀粉样纤维结构，其纤维核心由6-42位氨基酸残基组成，并且在Tyr10残基侧链附近可以观察到修饰糖基的电子密度。通过与未修饰的Aβ纤维核心结构进行比较，研究发现Tyr10的糖基化会增大其与相邻氨基酸残基的空间位阻，从而导致整个Aβ纤维核心结构的重排。相较而言，糖基化Aβ纤维的结构具有更小的原纤维间交互界面，且仅由两对盐桥（Asp23和相邻原纤维的Lys28）所维持。这为糖基化修饰降低Aβ纤维稳定性提供了分子层面的解释。　　该工作首次发现糖基化修饰在动态调控Aβ病理性聚集方面的重要功能，为后续研究不同糖基修饰对神经退行性疾病病理蛋白聚集的生物活性及病理毒性的调控作用，提供了有利的研究工具及新的研究思路。该工作得到了国家自然科学基金委、北京市自然科学基金委和中科院稳定支持基础研究领域青年团队计划的资助。　　论文链接

CellRes. | 突破!黄超兰与高福团队描绘新冠刺突蛋白糖基化图谱,揭示“O-Follow-N”糖基化新规律　　蛋白质糖基化修饰是生物体内最重要的翻译后修饰之一，发生在细胞50%-70%的蛋白上。病毒囊膜蛋白的糖基化修饰具有广泛的功能，包括调控蛋白质稳定性、病毒的趋向性、和保护潜在的抗原表位免受免疫监视等。深入了解新型冠状病毒(SARS-CoV-2)刺突蛋白(Spike, S)的糖基化修饰对于新型冠状病毒肺炎(COVID-19)发病机制的探索，疫苗和治疗药物的设计开发，以及检测试剂盒的生产具有重要意义。此前研究者在体外纯化表达的S蛋白胞外域和从病毒颗粒中提取的S蛋白中共鉴定到了22个N-糖基化修饰位点1,2。而由于技术和样本来源的限制，已有研究仅在纯化的S蛋白上鉴定到了一些O-糖基化修饰位点，截止目前，尚未进行病毒颗粒上S蛋白的O-糖基化修饰的研究。近日，北大-清华生命科学联合中心黄超兰团队，和中国科学院院士高福团队，中国科学院天津工业生物技术研究所高峰团队等开展合作研究，采用基于质谱的糖基化鉴定技术，首次揭示了病毒颗粒上提取的S蛋白O-糖基化修饰图谱，并提出了“O-Follow-N”的O糖基化修饰规律。该研究以“O-glycosylation pattern of the SARS-CoV-2 spike proteinreveals an “O-Follow-N” rule”为题于2021年8月2日线上发表在Cell Research期刊上。为获得天然状态下S蛋白的N-和O-糖基化修饰完整图谱，研究者从SARS-CoV-2病毒颗粒上获得S蛋白，用多种蛋白酶酶解成肽段，采用纳升液相色谱以及具有超高分辨率的Orbitrap Eclipse Tribrid三合一质谱联用仪，利用阶梯能量HCD (stepped collisional energy SCE)，HCD (Higher-energy collisional dissociation) 以及HCDpdEThcD三种碎裂方法进行质谱分析。本研究中，研究者不但成功鉴定到了此前已报道的22个N-糖基化修饰位点，还首次从SARS-CoV-2病毒颗粒中提取的S蛋白上鉴定到了17个O-糖基化修饰位点。值得注意的是，研究者发现在这17个位点中，有11个位点位于糖基化的天冬酰胺(Asn)附近。研究者将NxS/T共有基序内糖基化的Asn每一侧的3个氨基酸定义为“N±1-3”。分析结果显示，11个O-糖基化修饰位点分布在“N±1-3”的位置上，位点信息确定的位点数有10个，其中7个位点分布在“N+2”的位置上。研究者还通过开展定点突变实验进一步证实Asn糖基化修饰的存在是“N±1-3”的位置上出现O-糖基化修饰的先决条件。综上，研究者提出SARS-CoV-2病毒S蛋白的糖基化修饰存在O-糖基化修饰追随N-糖基化修饰发生的现象，并将这一现象命名为“O-Follow-N”规律。　　图. SARS-CoV-2病毒S蛋白的糖基化修饰遵循“O-Follow-N”规律 本研究基于前沿的质谱鉴定技术，揭示了S蛋白的O糖基化修饰谱，提出了O糖基化修饰的“O-Follow-N”规律，这一规律可能适用于其它蛋白，提示O-糖基化修饰具有潜在的新机制，特别是N-和O-糖基化修饰之间可能存在的协同作用，未来有望在极大程度上推动糖生物学领域的研究。此前，黄超兰主任领衔的多组学中心团队还与高福院士领衔的多学科团队紧密合作，揭示早期的新冠感染患者存在显著的免疫抑制，并首次提出COVID-19的发病机制或存在“两阶段”模式3。多组学中心在黄超兰教授的带领下，将继续基于临床，前沿技术和基础学科的深度交叉融合，深耕前沿技术方法开发，为推动基础生物学和临床领域的创新研究提供最有质量保证的蛋白质组和质谱技术手段。中国科学院微生物研究所高福院士，北大-清华生命科学联合中心、北京大学医学部精准医疗多组学研究中心黄超兰教授，北京大学医学部精准医疗多组学研究中心陈扬副研究员，中国科学院天津工业生物技术研究所高峰教授为本文的共同通讯作者 北京大学医学部精准医疗多组学研究中心田文敏博士，中国科学院天津工业生物技术研究所李德林博士，北京大学医学部精准医疗多组学研究中心博士研究生张楠，中国科学院天津工业生物技术研究所博士研究生白桂杰、原恺博士为本文的共同一作。 原文链接：https://www.nature.com/articles/s41422-021-00545-2

style type="text/css".TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }/stylep　　DNA总是受到内源或外源环境中多种损伤因子的攻击，例如DNA复制错误、细胞代谢产物、电离辐射、紫外线照射和化疗试剂等，这些因素都会引起DNA损伤的产生。如果不能够及时有效修复DNA损伤，将导致基因组不稳定性，进而诱发多种人类疾病，如肿瘤、神经退行和出生缺陷。为维持基因组稳定性，生物体进化出一套保护机制来监控DNA损伤并及时修复，这一机制即为DNA损伤应答。/pp　　中国科学院北京基因组研究所郭彩霞研究组与中科院动物研究所唐铁山研究组合作，通过质谱技术发现跨损伤合成DNA聚合酶Polη第457位苏氨酸能发生一种新的蛋白质翻译后修饰：氧连糖基化修饰（O-GlcNAcylation）。已知在紫外线辐射或顺铂等化疗试剂暴露条件下，跨损伤合成DNA聚合酶Polη被招募到复制叉处替换高保真性DNA复制酶，在相应的损伤DNA模板对侧整合正确的核苷酸，从而促进复制叉的继续前行。但与高保真的DNA复制酶相比，Polη复制未损伤DNA模板的错误率显著升高（10sup-2/sup~10sup-3/sup），极易导致遗传信息不能够正确地从亲代细胞传递到子代细胞中，因此它到复制叉的招募和移除必须受到严格调控，然而关于Polη在TLS完成后如何从复制叉解离尚不清楚。研究发现，干扰Polη的氧连糖基化修饰虽不影响其被招募到受阻复制叉处及其在损伤DNA模板对侧整合核苷酸的能力，但显著削弱Polη与CRL4supCDT2/sup E3泛素连接酶之间的相互作用，降低第462位赖氨酸的多泛素化修饰水平，进而抑制p97-UFD1-NPL4复合体所介导的Polη与复制叉分离的过程，导致细胞内突变率上升、细胞对紫外线和顺铂试剂敏感性增强、DNA复制叉移动速率变缓等。该项研究工作揭示了Polη 氧连糖基化修饰与泛素化修饰之间的互作关系，以及DNA复制过程中多种DNA聚合酶转换的分子机制。Polη在多种肿瘤细胞中表达显著升高，与顺铂等化疗药物的耐药性产生密切相关，也与非小细胞肺癌患者的生存期呈负相关。/pp　　该发现首次报道氧连糖基化修饰参与调控细胞跨损伤合成过程并维持基因组稳定性，从DNA损伤应答角度揭示了对营养水平敏感的氧连糖基化修饰调控基因组稳定性和肿瘤耐药性的分子机制，为解决顺铂等化疗药物的耐药性提供新的思路和策略，有望改善部分肿瘤患者的生存状况。/pp　　研究工作以emPolη O-GlcNAcylation governs genome integrity during translesion DNA synthesis/em为题，在线发表在emNature Communications/em上。研究工作获得了国家自然科学基金委、科技部等的资助。/pp style="text-align:center "img alt="" oldsrc="W020171212545298381499.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/uepic/afc0a60a-899a-40ca-87bc-2c12afb7ef13.jpg" uploadpic="W020171212545298381499.jpg"//pp style="text-align: center "O-GlcNAc糖基化修饰调控Polη与复制叉解离的分子机制示意图/p

新突破新guan肺炎自2019年暴发以来，给全社会带来了灾难性的影响，不仅对quan世界人民的健康造成了巨大威胁，还对全球经济产生了震荡性的影响。因此，对新guan肺炎的研究也显得愈发重要。近期，来自北京大学医学部jing准医疗多组学研究中心的黄超兰团队、中国科学院院士高福团队以及中国科学院天津工业生物技术研究所高峰团队，通过采用基于质谱的糖基化修饰鉴定技术，对新guan肺炎颗粒上S蛋白的O-糖基化修饰图谱进行了整体描绘，进而提出了“O-Follow-N”的O糖基化修饰规律，为新guan肺炎的致病机制探索提供了研究基础。而这项出色的研究，也于2021年8月2日以“O-glycosylation pattern of the SARS-CoV-2 spike protein reveals an“O-Follow-N” rule”为题发表在了Cell Research期刊上。糖基化修饰（Glycosylation）是蛋白质主要的翻译后修饰类型，其广泛参与细胞黏附、识别、信号转导等重要过程，影响蛋白质的分泌、运输和稳态调控，可发生在细胞50-70%的蛋白质上，2021年糖基化修饰鉴定被Nature Methods评为zui值得关注的技术之一。根据糖苷链类型，蛋白质糖基化修饰可以分为四类：（1）N-连接糖基化；（2）O-连接糖基化；（3）C-连接糖基化；（4）糖基磷脂酰肌醇锚定。其中O-糖基化修饰，是在高尔基体中产生。它在人体中有70余种常见糖型，无特定氨基酸结构域。目前，对O-糖基化修饰研究存在许多困难，比如：1糖基化修饰的糖链形成无固定模版；2受200多种糖基转移酶的复杂调控；3糖基化肽段剂量水平低；4规模化糖链结构解析通量低；5糖链构成微不均一性，定性与定量困难；6功能性糖基化位点及关键糖结构指认困难。受这些因素影响，对O-糖基化修饰的研究也是少之又少。现阶段，对于大规模、高通量的蛋白质翻译后修饰的研究，zuihao的途径就是利用基于高分辨质谱的蛋白质组学技术。在这篇报道中，黄教授等团队，就是通过基于质谱的蛋白质组学技术，克服一系列困难，shou次对新guan病毒上S蛋白的O-糖基化进行了综合性描绘。实验中，研究者为获得天然状态下S蛋白的N-和O-糖基化修饰完整图谱，首先从SARS-CoV-2病毒颗粒上获得S蛋白，并使用了LysC+Trypsin, Chymotrypsin, GluC, Elastase 以及 alpha-Lytic等多种蛋白酶将S蛋白酶解成肽段。而对于这种复杂糖蛋白酶解后产生的肽段，普通质谱很难进行检测。研究者则采用了具有超高分辨率的Orbitrap Eclipse 三合一质谱仪，并利用三合一仪器多种碎裂功能中的阶梯HCD（stepped collisional energy SCE），HCD（Higher-energy collisional dissociation）以及组合式的HCDpdEThcD三种碎裂方法进行质谱分析。图1. Orbitrap Eclipse 三合一质谱仪Orbitrap Eclipse三合一质谱仪是一台不仅拥有着CID, HCD, ETD HD, EThcD HD, ETciD, UVPD, PTCR等多种碎裂模式的质谱仪，而且还具有高达50万的分辨率，能够对多种形式的修饰肽段进行jing准定性与定量，为研究者提供了更坚实的硬件基础。研究中，研究者共鉴定到了39个糖基化修饰位点。其中包括此前已报道的22个N-糖基化修饰位点，以及17个O-糖基化修饰位点。值得注意的是，这17个O-糖基化修饰位点是shou次从SARS-CoV-2病毒颗粒中提取的S蛋白上鉴定到的。并且通过深入分析这些位点，研究者发现在这17个位点中，有11个位点位于糖基化的天冬酰胺（Asn, N）附近。为了更准确的对这一现象进行挖掘，研究者将NxS/T共有基序内糖基化的N每一侧的3个氨基酸定义为“N±1-3”。分析结果显示，11个O-糖基化修饰位点分布在“N±1-3”的位置上，位点信息确定的位点有10个，其中7个位点分布在“N+2”的位置上。研究者还通过开展定点突变实验进一步证实N糖基化修饰的存在是“N±1-3”的位置上出现O-糖基化修饰的先决条件。基于以上分析，研究者提出SARS-CoV-2病毒S蛋白的糖基化修饰存在O-糖基化修饰追随N-糖基化修饰发生的现象，并将这一现象命名为“O-Follow-N”规律。图2.新guan病毒S蛋白上符合“O-Follow-N”规律的O糖基化修饰（点击查看大图）小结Summary研究基于前沿的质谱分析技术，通过使用超高分辨的三合一质谱仪Orbitrap Eclipse，揭示了新guan病毒上S蛋白的O糖基化修饰谱，进而提出了O 糖基化修饰的“O-Follow-N”规律，同时这一规律也可能适用于其它蛋白。这个规律提示O-糖基化修饰具有潜在的调控新机制，特别是N-和O-糖基化修饰之间可能存在的协同作用，未来有望在极大程度上推动糖生物学领域的研究。黄超兰（北京大学医学部jing准医疗多组学研究中心主任）问根据您的经验，O-糖基化修饰鉴定的难点在哪里？答对于所有的蛋白翻译后修饰鉴定都普遍存在着几个相同的难点：（1）修饰丰度相对较低，难以直接鉴定，往往需要进行修饰富集，因此对样本量等要求较高；（2）修饰调节为动态变化过程，鉴定重复性会相对低一点。而对于O-糖基化修饰，因其特殊性，又有几个其他因素影响：（1）糖基化修饰的糖链形成无固定模版，且受多种糖基转移酶的复杂调控；（2）规模化糖链结构解析通量低，定性与定量困难；（3）功能性糖基化位点及关键糖结构指认困难。问Orbitrap Eclipse Tribrid三合一质谱联用仪在该研究中发挥了怎样的作用？答在我们的实验体系中，使用了多种蛋白酶对S蛋白进行处理，因此会产生长短不一，形式各异的肽段，而这就要求配套的质谱仪器能够具有多种碎裂模式，而 Orbitrap Eclipse质谱仪就很好地满足了我们的需求。并且Orbitrap Eclipse具有很好的分辨率以及稳定性，这对我们的实验提供了很大帮助。问新guan病毒颗粒上提取的S蛋白O-糖基化修饰图谱的揭示对新xing冠状病毒肺炎的研究有哪些帮助？答我们在实验中发现了“O-Follow-N”变化规律，这对研究糖基化的变化具有很好的提示作用。并且这个规律也显示O-糖基化修饰具有潜在的调控新机制，特别是N-和O-糖基化修饰之间可能存在的协同作用，未来有望在极大程度上推动糖生物学领域的研究。专家介绍黄超兰教授长期致力于质谱和蛋白质组学前沿新技术和方法的研究开发，应用范围包括生物学基础、医学和临床研究，是高度跨界，善于交叉学科整合，战略规划制定和人员管理的quan方位技能科学家。如需合作转载本文，请文末留言。这样的应用图书馆不来了解一下？点击进入小程序完成注册即刻抽取盲盒好礼

大家好，本周为大家分享一篇在Analytical Chemistry上发表的文章：Hydrogen−Deuterium Exchange Epitope Mapping of Glycosylated Epitopes Enabled by Online Immobilized Glycosidase[1]，文章的通讯作者是来自弗罗里达大学的Patrick R. Griffin教授。　　氢氘交换质谱(HDX-MS)是一种常用的抗体表位定位方法。在典型的HDX-MS实验中，目标蛋白在D2O缓冲液中孵育，使氢与氘在设定的时间内交换。随后通过添加低pH“猝灭”缓冲液，在低温(0 ̊C)并保持pH接近2.7的情况下猝灭氘代反应， 使得氘化酰胺氢的回交速率最低。蛋白质结构的不同特征可以影响氘交换速率，其贡献因素包括溶剂可及性和酰胺骨架的氢键。蛋白质被耐受低pH慢交换条件的蛋白酶消化，所得肽通过液相色谱联用质谱(LC-MS)分析。通过比较氘代肽段与未暴露于D2O的对照肽的同位素分布的m/z位移，用质谱法监测肽水平上的氘交换程度。　　蛋白糖基化可导致HDX-MS中肽覆盖范围的减少，这是由于多糖对肽的异质修饰。为了获得可以通过质谱监测的确定的糖肽质量，在HDX-MS实验之前，必须首先通过专门的糖蛋白组学方法解决糖肽的结构。此外，糖基化氨基酸通常在每个位点被多个糖型修饰，这可能导致糖肽的质谱信号被稀释。聚糖酰胺基团也可能参与交换和影响氘摄取测量，这个问题很明显，特别是对于病毒刺突蛋白，它们已经进化到通过N-聚糖的广泛修饰来逃避免疫检测。在许多涉及SARS-CoV-2的HDX-MS研究中，特别是当快速结果至关重要时，糖基化位点从分析中被省略。SARS-CoV-2 RBD(受体结合区域)含有N331和N343两个N-聚糖，几个靶向RBD并且识别包括N343在内的表位的中和单抗(例如S309、SW186、SP1-77和C144)的对应信息在HDX-MS中均无法被识别。　　酶解后去除氘代肽段上的N-聚糖是一种很有前途的方法，可以避免与糖基化相关的问题。最近发现了从PNGase A和PNGase H+到高活性的PNGase Dj和PNGase Rc，并应用于HDX的一系列有活性的耐酸酶。这些酶通常用于糖肽溶液中进行去糖基化。本文中作者将PNGase Dj固定在醛修饰的聚合物树脂上，并封装在HPLC保护柱中，该柱可直接并入典型的HDX平台。并应用该系统获得了S蛋白RBD的全序列覆盖，并显示了mAb S309的广泛作用位点，包括RBD的N343聚糖位点。　　作者首先在大肠杆菌32中表达PNGase Dj，并将其固定在POROS树脂上，这是一种具有大表面积的聚合物树脂，HDX实验室通常使用这种树脂固定胃蛋白酶和其他蛋白酶。POROS 20 Al是一种醛修饰树脂，可以通过席夫碱形成和随后的氰硼氢化物还原与赖氨酸侧链偶联。虽然猪胃蛋白酶A通常固定在POROS树脂上，但它只含有1个赖氨酸，必须在pH 5.0固定，这低于偶联反应的最佳pH。作者认为含有7个赖氨酸且在中性pH下稳定的PNGase Dj可能更有效地与树脂偶联。在pH为6.5的条件下固定化树脂，洗涤后的树脂装入微孔保护柱中，然后PNGase Dj在树脂上的活性用酶解糖基化比色法测定。1 mg树脂对PNGase Dj的活性为0.79 μg [95% CI: 0.66, 0.92]。作者探究了不同的缓冲体系对于色谱柱活性的影响(图1)。固定化酶最容易受到胍HCl的抑制，并对还原剂TCEP表现出抗性。　　图1. 固定化PNGase Dj的糖肽脱糖基化研究。(A)不同缓冲液中糖肽的去糖基化。x轴上的数字对应于去糖基化条件的列表。(B)在PNGase Dj处理的样品中，去糖基化肽的信号大大增强。(C)图中每对柱状图显示了chaotrope/TCEP注射后分别注射了参考缓冲液。(D)糖肽在50 mM NaH2PO4和25 mM TCEP中在12°C下的代表性EICs。强度根据每个地块进行缩放。　　在确认PNGase Dj的活性后，作者评估了三种糖蛋白的去糖基化柱:HRP(horse radish peroxidase)，牛胎蛋白A和AGP(α-1-acid glycoprotein)。由于糖肽的去糖基化速度比完整的蛋白质快，作者采用了双柱设置，蛋白质首先通过胃蛋白酶柱，然后进入去糖苷酶柱。为了简化设置，还使用了混合柱，其中单柱含有9:1的胃蛋白酶和PNGase Dj树脂混合物。与胃蛋白酶和PNGase Dj混合柱也可能促进蛋白质水解，去糖基化使胃蛋白酶进一步进入裂解位点。可以观察到N-聚糖位点的覆盖(图2)，而这些位点在单独用胃蛋白酶消化时缺乏覆盖。用PNGase Dj处理的样品显示N-聚糖天冬酰胺脱酰胺，而单独用胃蛋白酶处理的样品未检测到脱酰胺肽。在所有情况下，PNGase Dj的加入提高了覆盖率，混合床的结果与双柱的结果相当。混合柱系统还显示末端靠近N-聚糖位点的肽，表明去糖基化可能允许胃蛋白酶在聚糖位点附近进一步切割。　　图2. 糖蛋白AGP、胎蛋白A和HRP的LC - MS/MS肽覆盖。(A) AGP肽覆盖图。n -聚糖位点用箭头标记。(B)检测到的脱酰胺肽数。(C)每个糖蛋白序列的覆盖率百分比。　　接下来，作者使用HDX-MS分析SARS-CoV-2 RBD序列与单克隆抗体的相互作用。S309是从先前感染SARS-CoV-1的患者的B细胞中分离出来的抗体，与SARSCoV-2交叉反应。S309与S三聚体之间的相互作用通过低温电子显微镜(cryo-EM)进行了表征，结果显示S309能够识别靠近N343聚糖的RBD上的一个表位，包括与聚糖本身的接触。作者用混合床胃蛋白酶/ PNGase Dj柱对RBD-Fc融合蛋白进行酶切，并与胃蛋白酶柱进行比较。发现混合柱可以完全覆盖RBD序列，而胃蛋白酶柱在N331和N343聚糖区域缺乏覆盖(图3)。　　图3. 与单独使用胃蛋白酶相比，胃蛋白酶/PNGase Dj混合床的SARS-CoV-2 RBD肽覆盖率。多肽的Mascot ionscore≥20。胃蛋白酶消化在N331和N343聚糖附近没有覆盖。RBD-Fc蛋白的RBD区域如图所示。　　随着RBD序列的全面覆盖，作者进行了差分HDX-MS实验，评估在存在和不存在S309的情况下RBD上的氘代情况。HDX-MS结果显示，在序列上的所有N-聚糖位点都检测到去糖基化肽，并且N343和N630两个位置都显示有多个重叠的去糖基化肽。S309的结合使得氘交换减少，这种保护作用最大程度的集中在N343聚糖周围，从残基338到350。ACE2受体结合基序(RBM，由438~506残基组成)边界上的434~441残基也有被保护效应。RBD以Fc融合蛋白的形式存在，但在Fc标签中没有观察到显著的HDX差异。这些结果与通过冷冻电镜鉴定的表位一致。该工作的作者鉴定出RBD残基337~344、356~361和440~444是S309的表位，此外，还观察到RBD的C端附近残基516~533的氘交换减少。虽然该序列不直接与S309相互作用，但RBD上的2个残基521~527与358~364广泛接触，这可能引起了S309结合后的变构变化。　　总的来说，作者认为PNGase Dj固定在POROS树脂上提供了一种增加序列覆盖的直接方法，使得HDX-MS分析糖蛋白时，允许氢氘交换后去糖基化。这里采用的固定方法可能也适用于其他体系，例如PNGase Rc。此外，研究的结果显示，将PNGase Dj与胃蛋白酶混合使用的序列覆盖率要高于单独使用胃蛋白酶。PNGase Dj可以识别RBD中与S309结合的的糖基化表位，并且结果与冷冻电镜结构密切一致。　　撰稿：李孟效　　编辑：李惠琳　　文章引用：Hydrogen−Deuterium Exchange Epitope Mapping of Glycosylated Epitopes Enabled by Online Immobilized Glycosidase　　参考文献　　1. O'Leary, T.R.R., Balasubramaniam, D., Hughes, K., et al. Hydrogen-deuterium exchange epitope mapping of glycosylated epitopes enabled by online immobilized glycosidase. Analytical Chemistry，2023.

阿尔兹海默症（Alzheimer’s diseases，AD）是最常见的一种神经退行性疾病，临床表现为渐进性记忆损伤，认知功能障碍，语言障碍等精神症状。我国现有1000多万AD患者，是世界上患者数量最多的国家。且随着人口老龄化，这个数字还在急剧增加，据预测到2050年中国AD患病人数将超过4000万，给我国社会经济以及患者家庭带来极大负担。阿尔兹海默症主要特点为病人脑组织中β淀粉样蛋白（Aβ）的异常产生和累积。Aβ形成的前体蛋白APP（amyloid protein precursor）是一种高度糖基化修饰的糖蛋白。蛋白质糖基化是一类重要的蛋白质翻译后修饰，参与蛋白稳定表达，蛋白加工剪切，细胞间的靶向识别及相互作用等生理过程。越来越多的研究表明糖基化对APP的加工及Aβ的产生具有关键的调控作用，精准判定APP糖基化修饰信息，对深入理解app蛋白在AD疾病发生中的作用和疾病早期诊断方法开发上具有重要意义。 近日，上海交通大学系统生物医学研究院张延课题组与严威课题组联合开发了一种基于质谱多碎裂方式组合靶向完整O-糖肽的质谱解析方法（Targeted MS combined Multi-fragment strategy，TMMF）。 该方法精准描绘出APP蛋白的O-糖基化修饰位点和糖链结构。为从蛋白质糖基化修饰水平理解app的分子功能与AD的发病机制，发现AD治疗靶点以及开发AD早期诊断策略提供了新的思路。该成果以“Comprehensive analysis of O-glycosylation of amyloid precursor protein (app) using targeted and multi-fragmentation MS strategy”为标题发表在国际著名生物化学与生物物理学期刊（BBA-General Subjects）上。(生物谷Bioon.com）

蛋白质糖基化是目前在高等真核生物中发现的最普遍、最重要的蛋白质翻译后修饰方式之一，该类修饰涉及聚糖与蛋白质分子的连接，是蛋白质分子正确折叠、维持稳定、参与互作和细胞黏附等活动所必需的。异常的糖基化修饰会导致多种人类重大疾病的发生，如白血病（leukemia）、胰腺功能障碍（pancreatic dysfunction）、阿尔茨海默病 （Alzheimer’s disease, AD）等。由于糖基化的复杂性，研究难度大，相关领域研究起步较晚，研究结果还不尽完善。中国科学院大学博士生导师、教授郎明林课题组发表了蛋白质糖基化与人类重大疾病发生机制综述，该研究通过探索葡萄糖的调控角色，突出了葡糖转移酶的功能结构特性及其对人类健康和疾病的影响，有利于学界认识葡萄糖修饰的重要性。　　在动物胚胎神经系统的发育过程中，Notch蛋白对决定细胞未来命运发挥重要作用；其在成人大脑，特别是海马组织等高突触可塑性区域表达。多种证据表明，Notch1参与了神经元凋亡、轴突回缩和缺血性脑卒引起的神经退行性病变。葡萄糖基化是调控Notch受体S2切割，细胞表面展示、转运，以及EGF重复序列稳定性的重要修饰。由于Notch受体发挥正常功能需要糖基化修饰，其修饰缺陷会引起γ分泌酶（该酶参与淀粉样前体蛋白APP切割形成Aß分子）对Notch的切割，可能参与AD发病的机制。Notch蛋白保守的表皮生长因子EGF-like重复序列的葡萄糖基化由O-葡糖基转移酶POGLUTs催化完成，该酶通过KDEL-like信号驻留于内质网中。POGLUTs不仅具有葡萄糖基转移酶活性，还具有连接木糖至EGF保守重复序列的木糖基转移活性，而这些酶活特性的实现取决于内质网内糖的浓度水平和酶的构象变化。此外，POGLUTs通过Notch蛋白和转化生长因子β1（TGF-β1）信号，操纵了正常细胞周期循环或增殖所需的周期蛋白依赖性激酶CDKIs的表达。已有研究发现，POGLUTs异常过度或下调表达均会导致一些严重的并发症发生，如肌肉萎缩症、白血症、肝功能障碍等。POGLUTs通过控制不同CDKIs的表达，可发挥对细胞增殖诱导和抑制的双重作用。该研究评述有利于学界更深入地了解葡萄糖在当前糖生物学、癌症和细胞通信等研究领域中扮演的角色。　　相关研究成果以Structure, Function, and Pathology of Protein O-Glucosyltransferases为题，在线发表在Nature子刊Cell Death & Disease上。国科大生命科学学院博士生Muhammad Zubair Mehboob为论文第一作者，郎明林为论文通讯作者。研究工作得到生物互作卓越创新中心、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、河北省应用基础研究计划重点基础研究项目和河北省百名创新人才计划项目的支持。　　论文链接

蛋白质的糖基化修饰是一种重要的蛋白翻译后修饰。对于蛋白糖基化修饰的深入表征将有助于加深糖基化作用机制的理解，为相关疾病药物、疫苗的研发提供理论基础，然而糖基化修饰的类型和结构非常复杂，给分析检测带来了非常大的难度。过去10年间，北京大学分析测试中心高级工程师周文和多个课题组深入合作，致力于针对不同种类的糖基化发展相应的质谱分析检测新方法。北京大学分析测试中心高级工程师周文在过去的20年里，糖基化修饰领域在仪器方面有了很多进展，如从传统的碰撞解离到现在的电子转移解离（ETD）的碎裂方式，同时还可以将不同的碎裂方式进行组合。周文形容到，ETD就像闪电一样，它的碎裂过程非常的快，更便于我们进行糖基化的分析。周文表示，希望让更多人关注分析测试领域，也给分析测试人员更多的展示自己的舞台，相信将来一定会有更多的优秀人才加入到我们当中来！

合成生物学正在引领第三次生物技术革新，其作为底层技术将驱动多个领域的创新发展，包括医药、食品、农业、材料、环境甚至信息存储等。合成生物学是生物学工程化高度交叉的前沿学科研究域，包含几个不同的研究层次：认识生命、改造生命和创造生命；要想实现其终极目标，还需要在生命本质探索及相关技术的不断创新与应用上持续深入。我们将紧跟合成生物学领域的前沿研究进展，为大家系列解读该领域的最新科研成果。本期分享植物酶功能研究新方法，酶功能的深入认识将为下一步异源设计细胞工厂提供重要依据。研究成果来自中国科学院深圳先进技术研究院合成基因组学研究中心的赵乔研究员课题组在 Molecular Plant 上发表的题为“Glycosides-specific metabolomics combined with precursor isotopic labeling for characterizating plant glycosyltransferases”的研究论文[1]，为大家介绍一种特异针对糖基化合物的代谢组（glycosides-specific metabolomics，GSM）和同位素标记前体化合物示踪（precursor isotopic labeling，PIL）相结合的方法，可以高效、准确鉴定糖基转移酶（glycosyltransferases，GTs）在植物体内的产物，解析 GTs 在特定代谢通路中的作用。该方法极大缩小了目标化合物的范围，在糖基化合物定性、方法可靠性方面较传统生化手段或非靶向方法有较大提升，为植物糖基转移酶的功能解析提供了新手段。专家解读核心信息赵乔研究员中国科学院深圳先进技术研究院合成所合成基因组学研究中心主任。于美国俄亥俄州立大学植物系 Iris Meier 实验室取得博士学位后，在美国 Noble Foundation 美国科学院院士 Richard Dixon 实验室从事博士后研究。主要研究领域是植物天然产物的合成以及调控机制。已在该领域取得了一系列重要的成果，共发表 SCI 论文 30 余篇，累计他引 1500 次，其中第一或通讯作者的文章发表在包括 Molecular Plant、PNAS、Plant Cell 以及 Trends in Plant Science 等国际专业期刊上。“植物的次生代谢物种类繁多且修饰丰富，其中糖基化修饰在提供结构基础的同时也为其多样化的生物学功能发挥了重要作用。为了有效鉴定糖基化过程，需要使用高分辨质谱进行非靶向的特异性代谢组学研究，同时结合同位素标记来跟踪不同糖苷代谢物在突变体中的示踪结果以分析 UGTs 的功能，进而全面表征植物糖基化修饰的次级代谢物，为拓展天然化合物的高效生物合成提供依据。”酶功能研究及植物次级代谢产物鉴定的挑战植物中含有丰富的次级代谢产物，种类超过 40 万种。糖基化是一种常见的修饰方式，赋予化合物复杂且多样的结构，形成种类繁多的糖基化产物。糖基化修饰可以改变相应苷元的催化活性、溶解性、稳定性及其在细胞中的定位，在调节激素的稳态平衡，外源有害物质解毒，抵御生物和非生物胁迫中都发挥着重要的作用。同时，糖基化修饰可以改变天然产物的药理活性和生物利用率等性质，这些糖苷类化合物是天然药物的重要来源。植物 UGTs（UDP 糖基转移酶）以多基因家族的形式存在，它们能够利用不同的糖基供体，糖基化多种多样的植物小分子化合物。目前的研究多数集中在生化功能的确定上，UGTs 具有底物杂泛性和催化杂泛性，同一个 UGT 在体外可以催化结构不同的底物，且不同的 UGTs 可以识别同一种的底物。此外，由于植物体内的底物可得性和特殊且复杂多变的细胞环境，这些通过生化方法对 UGTs 活性、生理功能等的研究结果往往不能反映 UGTs 在植物体内的真实功能。GSM-PIL 方法实现对植物糖基化修饰次级代谢物的高效、准确鉴定非靶向特异性代谢组学（GSM）：基于内源碰撞诱导解离（ISCID）的中性质量丢失模式建立非靶向特异性代谢组学方法，以对糖基化修饰的次级代谢物进行针对性分析。该 GSM 方法可将受到 UDP 糖基转移酶（以 UGT72Es 为例）影响的代谢物范围从 1000 种缩小至 100 个。同位素标记前体化合物示踪（PIL，代谢流）：使用同位素标记的苯丙氨酸前体对 UGT72E 在特定的苯丙氨酸代谢通路中的作用进行示踪分析，可进一步将目标产物范围缩小到 22 个。图 1. GSM-PIL 方法解析 UGT72Es 在植物体内的功能GSM-PIL 方法的适用性及可靠性通过 GSM-PIL 方法，不但可以鉴定到已发表的两种木质素单体糖基化产物，还发现 UGT72E 家族参与植物苯丙烷通路中其他 15 种化合物的糖基修饰作用。进一步通过 UGT72Es 的体外酶活分析，植物内源基因过表达以及遗传互补等实验证实 UGT72Es 对这些化合物的糖基化作用，验证了 GSM-PIL 方法的可靠性。同时，该研究还发现了 UGT72Es 在植物体内对香豆素的糖基化作用，进而在植物碱性缺铁胁迫环境下发挥重要作用。最后，通过 UGT78D2 的功能解析，展示了 GSM-PIL 方法的普遍适用性。高分辨质谱结合数据高效提取软件协助 GSM-PIL 方法建立为了确保糖基化修饰的次级代谢物以及同位素示踪化合物的的高效检测，本研究采用安捷伦 6546 QTOF LCMS 系统进行数据采集；进一步结合 MassHunter、Profinder 数据处理软件对代谢组和同位素示踪数据进行有效提取和解析。图 2. 基于高分辨质谱的 GSM-PIL 方法建立 结 语 综上，基于液相-高分辨质谱的 GSM-PIL 方法可以高效解析 UGTs 在植物体内的功能。相对于传统一对一“钓鱼”式地探索 UGTs 功能，GSM-PIL 方法可以“捕鱼”式地一网打尽 UGTs 的产物，全面鉴定未知的底物或糖基化产物，解析 UGTs 在植物中未知的生理功能，揭示了植物中的糖基化网络比我们想象中更复杂。同时该方法可用于探索其他代谢途径，帮助人们进一步了解、进而利用植物合成途径，为拓展天然化合物的高效生物合成提供依据。参考文献：[1] Jie Wu, Wentao Zhu, Xiaotong Shan, Jinyue Liu, Lingling Zhao and Qiao Zhao. Glycosides-specific metabolomics combined with precursor isotopic labeling for characterizating plant glycosyltransferases. Molecular Plant 15, 1517-1532.

方案为研究者提供比传统方法更快检测糖基化变化的能力 中国北京讯- SCIEX是生命科学分析技术的全球领先的公司，在2017年1月24号发布了针对于生物制药表征中大量糖基化表征的快速糖标记与分析试剂盒。传统分析中耗时的样品制备和数据分析，现在可以在SCIEX公司PA800 Plus生物分析系统上通过快速糖释放、标记和分离，进行糖基定性定量分析，从而加快研究者的工作流程。 平均一小时的样品制备，而后进行96个分离程序，快速糖分析试剂盒分析糖的速度比传统的HILIC方法快五倍。这使研究者可以快速检测糖基的变化，帮助他们监测可能影响功能变化和生物药的功效、清除效率的糖型分布。自动的糖基化定性不再需要手动而乏味的糖基数据库搜索，排除了分析过程中潜在的人为因素。SCIEX公司提供的方案使分析方法开发和QC实验室的研究者可以对生物药中的糖基进行有效的定性和定量，有助于保证治疗效果。 糖基化对生物药的疗效、免疫原性和清除效率的非常关键。对单克隆抗体（mAb）来说，它可导致抗体依赖性细胞毒性（ADCC）和补体依赖的细胞毒性（CDC）的增加或减少。缺少高分辨的糖基化信息（如岩藻糖基化和非岩藻糖基化结构的分离）以及不可靠的结果会对患者和研究机构产生很大的风险。 使用客户定制的内标，可以直接在SCIEX公司PA800 Plus软件上计算糖单位（GU）。SCIEX公司提供了全面的糖单位参考表用于糖单位的计算，用户也可以添加自定义的特殊糖基种类。SCIEX公司快速糖分析方法中的样品处理可以在Beckman Coulter的 Biomek自动化工作站上使用，来进一步提高实验室的通量和效率。 SCIEX公司产品经理Mark Lies 说过“通常糖分析需要研究者很有耐心的花费一整天进行样品前处理。SCIEX公司提供的解决方案具有自动化鉴定糖基的特点，平均几分钟即可完成样品的制备、对糖基进行定性和定量分析，保证了整个实验室更高的工作效率”。 SCIEX公司快速糖标记与分析试剂盒最近获得了生物国际（BPI）“最佳技术应用与分析奖”，展示创新的新增功能与其它分析技术的结合。 了解更多关于新的快速糖标记与分析试剂盒 关于SCIEX公司SCIEX公司帮助科学家和研究员在他们面对的复杂的分析挑战中探索答案，改善我们生活的世界。SCIEX公司在毛细管电泳、液质联用的全球领导地位和世界一流的技术服务支持下，使它成为了在基础研究、药物开发、食品与环境检测、法医学与临床研究领域值得信赖的合作伙伴。 伴随着超过40年的成熟创新，SCIEX公司擅长聆听和了解客户不断变化的需求，开发可靠、灵敏、直观的解决方案，继续重新定义在常规和复杂分析中可实现的部分。更多信息，请访问sciex.com.cn。 ###媒体联络： 范雪，易思闻思公关咨询Nicole@eastwestpr.com+86 10 65820018

仪器信息网讯 7月11日，2021年全国糖科学与糖工程学术会议暨产业论坛在重庆圆满闭幕。大会为期两天，吸引了全国近千名代表参会，仪器信息网作为大会独家直播合作媒体进行了全程报道。11日，大会进入第二天日程，上午3个分会场同时进行，分别为糖链/糖蛋白生物合成与表达体系分会、蛋白质糖基化修饰分会、多糖/寡糖结构功能与应用技术分会，共邀请40位专家、学者阐述糖科学前沿最新研究成果，分享糖工程技术的最新进展。糖链/糖蛋白生物合成与表达体系分会现场蛋白质糖基化修饰分会现场多糖/寡糖结构功能与应用技术分会现场11日下午，中国科学院院士饶子和、中国科学院微生物研究所研究员金城担任大会主持。中国科学院院士、中国生物工程学会理事长高福作了题为：《蛋白糖基化在病毒感染与免疫识别中的作用》大会开场报告。大会报告现场中国科学院院士饶子和视频主持中国科学院微生物研究所研究员金城主持中国科学院院士、中国生物工程学会理事长高福报告题目：《蛋白糖基化在病毒感染与免疫识别中的作用》高福院士在报告中指出，人类的生命活动离不开糖，并讲述了糖生物学的重要性，蛋白翻译后修饰（PTM）、糖基化修饰对肿瘤免疫治疗的影响、SARS病毒S蛋白的N糖、O糖研究现状，重点介绍了和病毒感染相关的高度糖基化免疫球蛋白PD-1，从不同表达系统PD-1蛋白的稳定性差异等方面研究，总结出保守的N糖结构导致其特异性降低、PD-1抗体药研发要尽量避开糖基化修饰位点。高福院士在会上对本次会议给予高度的肯定，同时强调了糖科学与糖工程在生命科学研究中的关键作用以及在大健康产业应用中的广阔前景和迫切需求，呼吁更多的专家学者和产业界人士关注糖科学研究与糖工程产业。此外，中国科学院上海有机化学研究所研究员俞飚、东北师范大学教授周义发等特邀嘉宾分别作了精彩的大会报告。中国科学院上海有机化学研究所研究员俞飚报告题目：《Chemical synthesis of glycans up to a 128-mer relevant to the O-antigen of Bacteroides vulgatus》细菌表面的脂多糖，是革兰氏阴性菌细胞壁的重要成分，其多糖大都具有显著的诱导炎症的效应，是细菌内毒素的主要成分。俞飚研究员在二糖水平上解决了其中难以构建的β-D-甘露糖苷键的大量合成，把正交保护的二糖砌块制备成给体和受体，通过较易控制的α-鼠李糖糖苷化反应得到四糖，通过迭代组装得到了全保护的8糖、16糖、32糖、64糖和128糖，并详细介绍了线性最长的128聚糖化学合成方法、表征方法和对免疫的影响。东北师范大学教授周义发报告题目：《天然活性多糖的构效关系研究策略》天然活性多糖构效关系的核心问题和研究策略在糖类研究中十分重要。周义发教授从建立组合法分离纯化多糖/寡糖的技术体系、综合分析方法、糖降解酶库等方面介绍了多糖构效关系的研究策略。以人参多糖为例，建立了系统纯化人参多糖的方法，得到了人参多糖的各种级分，将国内外人参多糖的研究工作关联起来。随后，张树政糖科学获奖者南方科技大学教授王鹏、西北大学教授关锋、浙江大学教授易文、中国科学院上海药物研究所研究员黄蔚作大会报告。南方科技大学教授王鹏报告题目：《为糖生物学提供工具》王鹏教授介绍了核心化学合成/酶促扩增(CSEE) 方法。从5个简单的单糖出发, 通过化学合成的方法得到8种末端含GlcNAc的N-Glycan核心结构, 然后 使用糖基转移酶通过遵循多种不同的生物合成途径来延长核心,以产生具有高度 多样性的含5-15单糖的寡糖化合物, 使用CSEE方法最终生产了含73个糖的N-糖文库(Chemical Science, 2015, 6, 5652) 。此外，王鹏教授还分享了在寡糖和糖肽合成的自动化 、合成糖组学、糖基化抗肿瘤药物等方面的研究成果。西北大学教授关锋报告题目：《基于组学的肿瘤糖生物学研究》在异常糖基化修饰与肿瘤特征的关系中，肿瘤细胞有自给自足生长信号、抗生长信号的不敏感、抵抗细胞死亡、潜力无限的复制能力、持续的血管生成、组织浸润和转移、避免免疫摧毁、促进肿瘤的炎症、细胞能量异常、基因组不稳定和突变等十大特征。关锋教授讲解了基于MALDI-TOF技术解析细胞/组织模型中糖链的表达差异，建立化学衍生结合质谱鉴别不同键型唾液酸链接的方法、乳腺癌中FUT8的分子调控机制、癌细胞平分糖链变化等。浙江大学教授易文报告题目：《乙酰葡萄糖胺修饰（O-GlcNAc）的研究》O-GlcNAc修饰在生物体内极其重要，具有单糖、可逆修饰、对环境敏感、修饰丰度低等特点。修饰协调胚胎发育、免疫应答及细胞分化。而修饰异常则会导致肿瘤病变、发育缺陷、代谢失衡。易文教授从如何捕捉O-GlcNAc修饰、如何确定O-GlcNAc修饰的蛋白、O-GlcNAc如何调控蛋白的功能等三个关键问题，介绍团队对O-GlcNAc的研究。中国科学院上海药物研究所研究员黄蔚报告题目：《蛋白糖基化调控方法及其在糖类药物研究中的应用》蛋白质糖基化可以提高药物治疗效果和降低毒副作用，但蛋白结构复杂多样，通过表达体系调控N-糖基化具有一定挑战性。黄蔚研究员建立和发展了细胞表面受体糖链编辑方法与技术，利用各类Endo糖苷酶及其突变体的底物选择性，分别对细胞表面糖链进行亚型选择性“删除”和“插入”操作，实现对膜蛋白糖基化的结构编辑。此外，黄蔚研究员还分享了在抗体药物糖基化的调控策略、基于糖基化的药物受体分子模型、GPCR等药物受体糖基化的研究。报告结束后，中国生物工程学会糖生物工程专业委员会主任委员、大会主席杜昱光主持产业论坛。本次论坛聚焦大健康背景下糖工程产业的机遇与挑战、糖科学研究转化中存在的问题以及未来糖工程产业的发展方向等。中国生物物理学会糖生物学分会会长王鹏、中科院微生物生理与代谢工程重点实验室主任陶勇、华熙生物科技股份有限公司首席科学家郭学平、东北师范大学生命科学学院院长周义发、北京同仁堂股份有限公司科学研究院部长范国强、国家糖工程技术研究中心副主任肖敏、澳门国际中草药糖科学研究学会会长赵宁、先正达集团（中国）生物农药产品线经理宋荣，共同上台参与论坛的讨论。中国生物工程学会糖生物工程专业委员会主任委员、大会主席杜昱光主持糖工程产业论坛现场论坛围绕糖科学研究如何与大健康产业的需求紧密结合、中医药多糖的发展趋势、在大健康背景下，企业未来的发展方向和糖工程的关系、糖工程技术转化的要点痛点与难点、糖工程产业未来3-5年的风口和高潜力发展地区、中国需要糖工程产业，年轻人创业如何选择，如何开始等问题展开热烈的讨论。为奖励做出优秀科研工作的研究生和博士后，大会特设“优秀墙报奖”颁奖环节。经过评审委员会的严格评选，共选出十名优秀墙报奖获奖者，分别是丁亚琦（中国科学院上海药物所）、程汉超（南方科技大学）、邓陶（上海交通大学）、闫振鑫（山东大学）、张念竹（大连医科大学）、项梦海（江南大学）、吴金澎（西北大学）、宋淑淑（复旦大学）、李瑞莲（中国科学院过程工程研究所）、刘思思（江南大学）。（排名不分先后)优秀墙报奖获奖者合影部分参展商后记糖工程技术是我国高新技术及新产业革命支柱之一，这次会议的召开推动了糖科学科研与产业的交流，加速了糖工程产业化的进程。为期两天的大会中，国内外糖化学、糖生物学及糖工程等领域知名的专家、学者和业界人士等在本次学术会议暨产业论坛上围绕“糖科学与糖工程产业”，共同研讨糖链结构功能、制备技术、检测分析方法，以及糖类药物、营养食品、生物医用材料研究开发等相关领域的最新研究进展和成果，并就我国糖生物工程产业的现状及产业结构升级展开了多视角、跨学科的交流。内容丰富的学术报告和讨论热烈的产业论坛都让参会代表受益匪浅，让我们见识到糖科学领域的高水平发展和糖工程产业的蓬勃生机，相信通过糖科学与糖工程领域的众研究学者与产业同仁的共同努力，糖科学与糖工程的未来会绽放出更璀璨的光芒，让我们共同期待下一届将在珠海横琴举办的会议！

近日，中科院大连化物所催化基础国家重点实验室催化反应化学研究组（501组）展恩胜副研究员、申文杰研究员等与中科院精密测量科学与技术创新研究院徐君研究员、邓风研究员等合作，在丝光沸石（MOR）催化二甲醚羰基化反应的活性位点鉴别和调控方面取得新进展。　　MOR是二甲醚羰基化反应的重要催化剂，其活性与8-MR孔道的总酸量相关。尽管理论计算表明，T3-O9是唯一活性位点，但实验上鉴别和定量描述不同T位点酸性特征和催化机制仍面临挑战。　　本工作中，科研人员首先通过分步晶化法合成了片状结构MOR，该MOR表现出优异的催化活性，醋酸甲酯收率达到0.72gMAgcat.-1h-1（473K、2MPa）。随后，科研人员利用二维固体核磁技术和DFT计算确定了骨架铝原子在T1至T4分布，发现该片状结构丝光沸石8-MR孔道的铝原子富集在T3位，动力学研究发现该酸性位的反应速率高达7.2molMAmolT3-Al-1h-1（473K、1MPa）。随后，科研人员调变不同MOR样品的T1至T4位分布，发现位于8-MR窗口的T4酸性位也具有催化作用，但其活性只有T3位的1/4，从实验上证明T3位在催化二甲醚羰基化反应中的主导作用。该工作从原子尺度定量描述了丝光沸石分子筛8-MR孔道T位的催化反应化学，也深化了对沸石分子筛催化剂活性位结构的认知。　　相关研究成果以“Experimental Identification of the Active Sites over a Plate-Like Mordenite for the Carbonylation of Dimethyl Ether”为题，于近日发表在Chem上。该工作的共同第一作者是中科院大连化物所501组博士研究生熊志平和中科院精密测量科学与技术创新研究院齐国栋副研究员。上述工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

仪器信息网讯，2010年5月15日，蛋白质组数据处理暨全国生物质谱学术交流会”在云南省丽江市召开。会议为期两天，主要讨论了蛋白质组学技术和应用、数据挖掘和生物质谱等方面的现状及其进展。在所有的大会报告中，除一些关于蛋白质组学技术最新研究进展的大会特邀报告外，第一天的专家报告集中讨论了糖蛋白组的最新分析技术与研究进展，第二天的报告集中讨论了蛋白质数据处理技术，包括蛋白质组生物数据库及分析平台的构建、数据统计分析方法的研究等方面。　　作为会议议题的主要内容之一，糖蛋白广泛存在于生物体内，是重要的生物活性物质，具有很多重要功能，关于其的最新研究进展已受到国内外科学家们的高度关注。在本次大会上，南京大学的梁亮博士、美国约翰霍普金斯大学李岩博士、上海交通大学系统生物医学研究院的张延研究员等多位专家学者作了关于糖蛋白最新研究进展的报告，本文对关于糖蛋白研究的部分报告主要内容进行简要报道：　　报告题目：应用糖蛋白质组学和糖组学的方法筛选癌症分子标记物　　报告人：美国约翰霍普金斯大学李岩博士李岩博士　　李岩博士在报告中表示，目前分子标记物研究主要面临的挑战主要是，样品的复杂性与患者的个体差异性，应对其建立高准确度、高灵敏度、高通读、高重复性的分析检测方法。糖蛋白在分子标志物研究中的重要意义，大部分分泌蛋白、跨膜蛋白、和细胞表面蛋白是糖基化蛋白，他们涉及大量的生物学功能，并且，美国FDA已批准的生物标记物几乎全是糖蛋白。　　在其报告中，分别通过糖蛋白质组学糖组学的方法对分子标记物进行了分析比较分析。　　在糖蛋白质组学研究中，其分别采用多维色谱-质谱法(MALDI-TOF/TOF)和SRM-MS对糖蛋白进行了定量检测 在糖组学研究中，其表示，现有的糖组学方法不能用于临床样本检测，而新方法有待确立，李岩博士通过凝集素-抗体反应方法检测了糖的motif在前列腺组织中的表达水平。通过对糖蛋白质组学和糖组学方法的分析比较，其建立了适用于临床的检测方法，对于在前列腺中发现可能的分子标志物选择临床治疗方案有很大的帮助。　　报告题目：用于糖蛋白富集的团队硼亲和方法研究　　报告人：南京大学梁亮博士梁亮博士　　梁亮博士在报告中首先提到，糖蛋白(包括糖肽)的富集是糖蛋白质组学研究中的一个关键科学问题。目前用于糖蛋白富集的主要方法有凝集素亲和法、肼化学法、亲水作用色谱法和硼亲和色谱法等。和其他些方法比较，硼亲和方法虽具有显著的优点，但也有两个明显的缺点：(1)在中性pH下的亲和能力极弱，必须在碱性pH下才能与顺式二羟基化合物结合，这造成了操作上的不便，增加了样品变性的危险 (2)在碱性pH时取代硼酸带负电，与样品及样品基体间存在静电相互作用，因而导致专一性的下降。　　为了同时解决以上两个问题，其科研团队提出了“团队硼亲和”的原理以及相应的方法。该方法要求分子团队成员在分子的另一端带上氨基，通过与环氧开环形成多孔整体材料，分子团队固定到整体材料的表面。该方法只需要一步反应即可制备得到所需的整体柱，操作十分简单，对操作者和环境友好。制备得到的整体柱可以直接应用于生理样品中的核苷等生物分子的专一性富集。最近，其科研团队提出了构建团队硼亲和的另一个绿色化学路线：分子自组装法。分子团队成员在分子的另一端带为噻吩或巯基，利用在金表面的分子自组装，一步反应即可得到团队硼亲和材料。利用该方法，制备了团队硼亲和磁性纳米颗粒和团队硼亲和MALDI靶板，其优异的亲和力和专一性得到验证，成功实现了在中性pH条件下对糖蛋白的专一性富集和纯化。利用团队硼亲和磁性纳米颗粒作为微萃取探针，通过MALDI-TOF MS检测，在生理pH条件下，存在于浓度高100倍的非糖蛋白基体中的糖蛋白能被专一性地萃取。　　报告题目：蛋白质的O-糖基化修饰研究　　报告人：上海交通大学系统生物医学研究院张延研究员张延研究员　　糖链修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰。细胞内50%以上的蛋白质都有糖链修饰。糖链参与了细胞识别、细胞分化、发育、信号传导、免疫应答等各种重要生命活动。按糖链与氨基酸的糖苷键结合方式的不同，真核生物中蛋白质糖基化可分为N-糖基化修饰和O-糖基化修饰，蛋白质的O-糖基化修饰中最主要的O-GalNAc修饰。　　张延研究员通过对O-GalNAc糖基转移酶的糖基化修饰特性进行研究，利用UDP-GalNAc衍生物糖探针的荧光标记技术，结合质谱及多肽蛋白质芯片技术，建立了一种高通量发现蛋白质O-糖基化的新策略。

p style="text-align: center "strong生物大分子动态修饰与化学干预/strong/pp style="text-align: center "strong重大研究计划/strong/pp style="text-align: center "strong2017年度项目指南/strong/pp　　生物大分子的动态修饰是指作为生命体系基本“元件”的生物大分子(蛋白质、核酸、糖脂等)时刻处于修饰位点与种类多变、时空特异和双向可逆的化学修饰之中。生物大分子化学修饰的这些动态属性在生物体的生理活动和病理变化中通常都发挥着关键作用。/pp　　strong一、科学目标/strong/pp　　本重大研究计划拟充分发挥化学、生命科学和医学的特点以及学科交叉的优势，引领生物大分子动态修饰与化学干预研究，为生物大分子动态修饰的机制研究提供具有化学特征的新工具和新模式，获得针对动态修饰的新靶标和相应的干预小分子 加速从基础研究到药物开发的转化，为认识生命体系调控的内在规律、为重大疾病的诊断与防治提供基础性和前瞻性的科学技术储备 促进化学与生命科学和基础医学研究的衔接和交叉集成，形成新的学科生长点，提升我国生物大分子动态修饰的基础研究和应用性研究的综合实力，在国际化学生物学领域和生物医学前沿研究中占有重要的地位 同时，造就一支学科深度交叉、具有国际影响力的化学生物学科研队伍。/pp　strong　二、核心科学问题/strong/pp　　生物大分子动态修饰研究的最基本问题是发现和阐明生物大分子化学修饰的动态属性，揭示其生物学效应和调控机制，并实现对生物大分子动态修饰的靶向化学干预。本计划旨在以化学生物学研究模式为指导，发展生物大分子动态修饰的特异标记和检测工具，解析生物大分子动态修饰的功能和调控机制，为药物研发提供潜在干预小分子和新靶标。本计划将组织包括化学、生命科学、医学、数理科学、信息科学等多学科的科学家共同开展研究。拟解决的核心科学问题如下：/pp　　(一)生物大分子化学修饰的动态属性：生物大分子化学修饰的化学特征与动态过程。/pp　　(二)生物大分子动态修饰的调控机制: 动态修饰的生物学效应和调控规律。/pp　　(三)生物大分子动态修饰的化学干预：基于动态修饰的新靶标和靶向干预策略。/pp　　strong三、2017年度重点资助研究方向/strong/pp　　本重大研究计划 2017 年拟围绕上述核心科学问题开展如下研究工作：/pp　　strong(一)生物大分子动态修饰的化学标记与检测技术。/strong/pp　　生物大分子动态修饰的化学标记与检测技术是开展生物大分子动态修饰研究的基础。通过修饰生物大分子的体外样品制备与化学标记、生物大分子修饰时空探测和高分辨成像技术的发展，实现对生物大分子动态修饰的高效、特异和时空动态检测，为从分子、细胞和个体等多个层次揭示生物大分子动态修饰的本质和调控机制奠定基础。研究重点如下：/pp　　1.发展生物大分子的化学合成新方法(如全合成、半合成、及酶促合成等)，以及含有特定修饰(如甲基化、乙酰化、泛素化、糖基化、脂基化等)生物大分子的人工制备方法 /pp　　2.发展具有普适性的新型、高效生物正交化学反应，实现对细胞及活体内带有修饰的生物大分子的精准化学标记或人工调控 /pp　　3.针对生物大分子动态修饰的特性(如时空特异、双向可逆等)，发展精准探测、成像、测序等新技术、新方法 /pp　　4.发展鉴定生物大分子动态修饰及其修饰酶、去修饰酶和识别蛋白的新策略、新工具。/pp　　strong(二)生物大分子动态修饰的调控机制与功能解析。/strong/pp　　生物大分子动态修饰的调控机制与功能解析是开展生物大分子动态修饰研究的核心内容。借助化学生物学创新方法、技术和工具，应用结构解析、深度测序和高分辨成像等技术，结合现代分子细胞生物学和生物信息学等手段，揭示生物大分子动态修饰的调控机制，并阐明其在生理活动和病理变化过程中的重要作用，为基于生物大分子动态修饰的化学干预奠定基础。研究重点如下：/pp　　1.利用生物大分子特异标记、富集与检测的新技术新方法，解析生物大分子动态修饰的调控机制 /pp　　2.结合深度测序、基因组编辑等生物学新技术手段，揭示动态化学修饰调节生物大分子功能的规律 /pp　　3.针对生物大分子化学修饰的时空分布与动态变化等特性，研究其在生理过程和病理变化中的调控机制。/pp　strong　(三)生物大分子动态修饰的化学干预及其应用。/strong/pp　　利用我国丰富的天然产物资源，发挥中药活性成分研究的优势，以活性化合物高通量/高内涵筛选、生物大分子动态修饰的计算模拟、探针(药物)分子设计等化学生物学技术为支撑，获取高选择性、高特异性、高生物相容性的小分子化学工具，揭示生命体内不同层次生物大分子动态修饰的调控机制，建立生物大分子动态修饰与分子靶向药物发现之间的桥梁，实现以新靶标确证和原创候选药物发现为目标的源头创新。研究重点如下：/pp　　1.发展调控生物大分子动态修饰的小分子化学工具，并建立相应的表征技术新体系 /pp　　2.利用小分子化学工具研究生物大分子动态修饰的化学过程与调控机制，发现与确证可供干预的新靶标 /pp　　3.从分子、细胞、组织和个体等多个层次开展对生物大分子动态修饰识别及功能发挥的化学干预研究，发现相应的先导分子。/pp　　strong四、项目遴选的基本原则/strong/pp　　本重大研究计划以学科交叉研究为基本特征，旨在将相关研究项目联系起来，成为一个协调的综合“项目群”。申请书应论述与项目指南最接近的科学问题，同时要体现交叉研究的特征以及对解决核心科学问题和实现项目总体目标的贡献。/pp　　有比较好的创新性研究思路或比较好的苗头但尚需一段时间探索研究的申请项目，将以“培育项目”方式予以资助 有较好研究基础和积累，且有明确的重要科学问题需要进一步深入系统研究同时体现学科交叉特征的申请项目，将以“重点支持项目”的方式予以资助，其项目申请书中必须体现化学等相关学科与生物学研究队伍的交叉。/pp　　strong五、2017年度资助计划/strong/pp　　2017年度计划安排直接费用3000万元。拟资助培育项目20-25项，直接费用平均资助强度为70-80万元/项，资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2018年1月1日-2020年12月31日” 拟资助重点支持项目3-5项，直接费用平均资助强度为300-400万元/项，资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2018年1月1日-2021年12月31日”。/pp　　strong六、申报要求及注意事项/strong/pp　　strong(一)申请条件。/strong/pp　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：/pp　　1.具有承担基础研究课题的经历 /pp　　2.具有高级专业技术职务(职称)。/pp　　正在博士后流动站或者工作站内从事研究、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的科学技术人员均不得申请。/pp　　strong(二)限项规定。/strong/pp　　1.具有高级专业技术职务(职称)的人员，申请(包括申请人和主要参与者)和正在承担(包括负责人和主要参与者)以下类型项目总数合计限为3项：面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目(不包括集成项目和战略研究项目)、联合基金项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目、重点国际(地区)合作研究项目、直接费用大于200万元/项的组织间国际(地区)合作研究项目(仅限作为申请人申请和作为负责人承担，作为参与者不限)、国家重大科研仪器研制项目(含承担科学仪器基础研究专款项目和国家重大科研仪器设备研制专项项目)、优秀国家重点实验室研究项目，以及资助期限超过1年的应急管理项目。/pp　　优秀青年科学基金项目和国家杰出青年科学基金项目申请时不限项 正式接收申请到国家自然科学基金委员会作出资助与否决定之前，以及获资助后，计入限项。/pp　　2.申请人(不含参与者)同年只能申请1项重大研究计划项目。上一年度获得重大研究计划项目资助的项目负责人(不包括集成项目和战略研究项目)，本年度不得作为申请人申请重大研究计划项目。/pp　strong　(三)申请注意事项。/strong/pp　　1.申请书报送日期为2017年8月28日-9月1日16时。/pp　　2.本重大研究计划项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下：/pp　　(1)申请人在填报申请书前，应当认真阅读本项目指南和《2017年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知和限项申请规定的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。/pp　　(2)本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。/pp　　(3)申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/(没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户)，按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。/pp　　(4)申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“重点支持项目”或“培育项目”，附注说明选择“生物大分子动态修饰与化学干预”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。/pp　　培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。/pp　　(5)申请人应当按照重大研究计划申请书的撰写提纲撰写申请书，应突出有限目标和重点突破，明确对实现本重大研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。/pp　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。/pp　　(6)申请人应当认真阅读《2017年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报须知的内容，严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》(财科教〔2016〕19号)以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的要求，认真如实编报《国家自然科学基金项目资金预算表》。/pp　　(7)申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料，下载打印最终PDF版本申请书，并保证纸质申请书与电子版内容一致。/pp　　(8)申请人应及时向依托单位提交签字后的纸质申请书原件以及其他特别说明要求提交的纸质材料原件等附件。/pp　　3.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核 对申请人申报预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核，并在规定时间内将申请材料报送国家自然科学基金委员会。具体要求如下：/pp　　(1)应在规定的项目申请截止日期(2017年9月1日16时)前提交本单位电子版申请书及附件材料，并统一报送经单位签字盖章后的纸质申请书原件(一式一份)及要求报送的纸质附件材料。/pp　　(2)提交电子版申请书时，应通过信息系统逐项确认。/pp　　(3)报送纸质申请材料时，还应包括本单位公函和申请项目清单，材料不完整不予接收。/pp　　(4)可将纸质申请材料直接送达或邮寄至国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组。采用邮寄方式的，请在项目申请截止时间前(以发信邮戳日期为准)以快递方式邮寄，以免延误申请，并在信封左下角注明“重大研究计划项目申请材料”。/pp　　4.申请书由国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组负责接收，材料接收工作组联系方式如下：/pp　　通讯地址：北京市海淀区双清路83号国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组(行政楼101房间)/pp　　邮　　编：100085/pp　　联系电话：010-62328591/pp　　5.本重大研究计划咨询方式：/pp　　国家自然科学基金委员会化学科学部二处/pp　　联系电话：010-62327169/pp　　strong(四)其他注意事项。/strong/pp　　1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。/pp　　2.为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。/p

治疗性单克隆抗体结构相对小分子更加复杂。不仅仅是序列影响蛋白活性，同时蛋白的翻译化修饰也会影响。常见的修饰包括脱酰胺、二硫键、末端赖氨酸丢失和糖基化修饰，糖基化修饰是相对复杂的特殊翻译后修饰，包括N糖修饰和O糖修饰，N糖基化修饰主要发生在蛋白质一级结构中的特征性序列NXT(其中X是除脯氨酸外的任意氨基酸)，修饰存在一定规律，O糖修饰可以与任何含有羟基基团的氨基酸连接，丝氨酸(S)和苏氨酸(T)是最常见的修饰位点，因此更加复杂。糖型结构会显著影响治疗效果，是单抗药物质量监测的重要关键质量属性。 抗体生物类似药在面临生产和临床过程中，需要保证质量的一致性，糖基化分析是重要的关键分析流程。糖修饰异质性会间接影响药效，因此需要在多批次生产过程中，保证工艺和质量的稳定性。N糖根据不同的连接方式使得N-糖基化的五糖核心结构分为高甘露糖型、杂合型和复杂型3 种类型，FDA，EMA 等生物类似药指导原则都鼓励研发单位采用最新的分析技术手段，对生物类似药和原研药的糖基化修饰位点、程度以及寡糖的组成进行深入比较分析，例如可以利用岛津液相以及质谱等设备可进行由浅入深的糖型修饰分析，进而对产品生产过程中严格监测。岛津在糖基化分析方面有三大护法守护。下面一一道来。 岛津抗体糖型分析质控解决方案 第一护法-高分辨质谱LCMS-9030 LCMS-9030四极杆飞行时间质谱仪使高速度、高灵敏度的四极杆质谱与TOF技术的紧密结合。融合岛津先进工程技艺的DNA，打造出速度与出色性能兼备的全新一代高分辨质谱仪，以优异表现轻松胜任定性和定量分析挑战。对完整蛋白以及亚基水平的糖型进行初步分析。 第二护法-MALDI-MSMALDImini-1 MALDImini-1数字离子阱（DIT）体积极小，功能强大，可实现质谱多级的检测。针对糖肽分析、抗体化学修饰位点、未知生物分子结构分析，蛋白质、多肽、翻译后修饰肽等都有专向解决方法。 第三护法-高效液相色谱系统Nexera Bio 从完整蛋白或者亚基水平分析，利用质谱可快速的分析带有糖基化修饰蛋白分子量。可以分析简单的糖型结构，速度比较快，重现性较好，但是精细的糖型结构也不能很好的监测清楚，所以可以搭配糖肽水平和游离寡糖水平一同研究。 首先，第一步从完整蛋白水平，利用岛津LCMS-9030四极杆飞行时间质谱仪从完整分子量水平分析抗体的糖修饰情况如下表所示，鉴定并分析相关糖型的分布。 不同糖型抗体形式分子量测定结果与理论对比 第二步可以从糖肽水平分析，通常抗体通过使用蛋白酶酶切后，产生分子量大约为0. 5 ～ 5 kDa 的小肽，采用色谱或电泳分离后再进行MALDI-MS 或ESI-MS 分析。利用质谱分析糖肽序列、寡糖组成，岛津MALDI-TOF和MALDI-数字离子阱质谱可以分析相关糖肽组成分析。 例如针对血清糖蛋白，使用MALDI-离子阱质谱分析得到的衍生N-聚糖谱图，如下图所示：血清糖蛋白N-聚糖质谱解析谱图 第三步可以从游离寡糖层面分析，药典相关要求，针对游离寡糖的分析通常有三种方法: （第一法）亲水相互作用色谱法、（第二法）毛细管电泳法、（第三法）高效阴离子色谱法，通过N-糖苷酶F对单抗N糖进行酶切后，使用2-氨基苯甲酰胺( 2-AB) 或2-氨基苯甲酸( 2-AA) 对寡糖进行标记即可进行糖型分析。针对唾液酸分析，岛津超高效液相色谱结合荧光检测器建立了抗体中唾液酸Neu5Ac 和Neu5Gc 含量测定，结果如下图所示： 唾液酸液相分析定量标准曲线 单抗糖基化是作为重要的翻译化修饰，宿主细胞培养工艺过程会影响不同的修饰构成，岛津不仅可以提供糖基化质量分析质控方案，同时针对培养工艺优化以及工艺残留物监测，提供特色的培养监测在线和离线分析解决方案，为了更好地把握产品质量，力图让产品质量更加稳定和安全。虽然生物类似药与原研药批次糖基化修饰结构差异依然存在，但在生物类似药相似性评价和适应症外推的征途上还有许多路要走，岛津依旧陪伴左右。

p　　复旦大学化学系教授杨芃原团队、中科院计算技术研究所研究员贺思敏团队、国家蛋白质科学中心(上海)研究员黄超兰团队合作研究，创建了基于质谱的高通量糖基化肽段分析方法pGlyco2.0，为精准N糖蛋白质组学提供了新技术。今天，相关研究成果以《pGlyco2.0：基于综合质控和一步质谱法的精准N糖蛋白质组学糖肽分析方法》为题发表于《自然· 通讯》。/pp　　据悉，杨芃原、贺思敏和黄超兰为共同通讯作者。杨芃原为该文的Lead Contact。/pp　　糖基化是最复杂的蛋白后修饰之一。与其他蛋白后修饰相比，糖基化不但会产生宏观不均一性(每个蛋白上可能有多个后修饰位点)，更会产生海量的微观不均一性(每个位点上可能有几十甚至上百种不同的后修饰基团)。此外，糖链本身的离子化效率很低。这些因素的结合使得糖基化分析的通量和质量远低于蛋白质组学的常规分析水平。/pp　　这项研究通过深入研究和测试质谱条件，开发基于阶梯能量的一步质谱采集法，提高了糖肽鉴定的通量和开发具有自主产权的pGlyco2.0糖肽检索引擎，从糖链、肽段、糖肽三个层面对糖肽数据库检索进行精确质控，从而大幅提升了N糖蛋白质组学分析的通量和质量。/pp　　同时，研究人员首次将重标元素应用于糖肽鉴定准确度分析，为该领域的质控分析提供了新的方法及标准。/pp　　专家表示，这项研究报道了目前最大的糖基化数据集：在1%的假阳性率下，在小鼠的五个脏器种鉴定到了超过一万条N糖肽。/pp/p

p　　作为一名生长在齐鲁大地、深受儒家文化熏陶的青年学者，即便在海外求学多年，孙士生始终心系国家、情牵母校。伴随着时代的召唤，入选国家“千人计划”青年项目的孙士生毅然回到母校西北大学，希冀将他在美国掌握与研发的先进技术应用到西北这片广袤的大地上，以期为母校、为西北地区乃至为整个中国的科研水平真正实现与世界一流接轨尽一份力。br//pp　　“在我看来，在西部地区开展工作有一定的好处及空间，这里受到的外界诱惑和干扰应该会相对少一些，这份安静其实对于基础科学研究颇有助益。”对于未来，“我将继续在自己擅长的方向——糖蛋白质组学和生物标志物发现研究领域开展前沿研究”，为破译人类癌症的密码贡献力量。在接受《中国科学报》记者采访时，孙士生这样表示到。/pp　　和糖蛋白的缘分/pp　　2005年本科毕业后，孙士生进入西北大学攻读研究生，并在那里获得了硕士和博士学位。/pp　　“还在读大学的时候，我就对糖蛋白比较感兴趣。这个领域研究的人还比较少，但其实相当重要。当时教科书上关于糖蛋白的介绍还非常有限，从那时起我就开始注意搜集这方面的资料，没想到有一天还真的从事了这方面的研究。”孙士生回忆说。/pp　　糖蛋白是被聚糖共价修饰的一类蛋白质，糖蛋白上的寡糖链与肽链中的特定氨基酸残基侧链以糖苷键共价连接.糖蛋白普遍存在于动物、植物，真核微生物和各种病毒表面，种类繁多，功能广泛。其中N-连接的糖链合成起始于内质网，完成于高尔基体。其整个合成和分解过程受到各种酶类的特异催化和精确调控。其主要生物学功能为细胞或分子的生物识别，如人类ABO血型和精卵结合过程 另外，受体蛋白、肿瘤细胞表面抗原等亦均属糖蛋白。/pp　　近年来，科学界逐渐认识到，糖蛋白与很多疾病如感染、肿瘤、心血管病、肝病、肾病、糖尿病以及某些遗传性疾病等的发生、发展有关。再者，细胞表面的糖蛋白及糖脂可“脱落”到周围环境或进入血循环，它们可以作为相关组织或细胞异常的标志为临床诊断提供信息 患某些疾病时体液中的糖蛋白亦常有特异性或强或弱的改变,这些糖蛋白的发现和应用将有助于疾病诊断或预后的判断。/pp　　读研伊始，孙士生从事的是生物芯片方面的研究，“后来因为参与一个糖芯片检测流感病毒宿主范围的项目，我有幸进入了糖蛋白的研究领域，或许这就是缘分吧”，孙士生说。/pp　　2011年，从西北大学毕业后，孙士生选择前往美国约翰· 霍普金斯大学Dr. Hui Zhang实验室做博士后，继续从事糖蛋白质组的方法学和生物标志物发现研究。/pp　　Dr. Zhang建立了经典分析糖蛋白方法，这在世界上属于蛋白质组学领域的权威。他所领导的实验室，有着很多国际前沿的技术和研究。有幸在这样的实验室工作，孙士生深觉受益匪浅。/pp　　“在国外，感触比较深的一点是，国外做科研，比较强调原创性。在美国，张老师会说，这个领域已经有人在做，而且做得不错，我们应该选择一些新的领域去探索。很多学者认为别人没做过的研究会更困难，其实不然，正是因为没人做过，发挥的空间才会更大”。/pp　　糖蛋白组学意义重大/pp　　在美多年，孙士生所做的诸多研究也产生了不小的国际影响力。/pp　　孙士生介绍说，随着蛋白质组学研究的日益成熟和规模化，蛋白翻译后修饰谱成为了新的研究焦点。蛋白糖基化修饰作为最重要、最普遍的蛋白质翻译后修饰之一，主要参与细胞间识别、调控、信号传导、免疫应答、细胞转化和疾病的发生发展。而系统高通量的糖蛋白质组研究方法是蛋白糖基化分析的基础。在美期间，他在Dr. Zhang建立的经典分析糖蛋白方法基础上，通过改变分析策略，创建了一种全面系统分析N-糖蛋白质组的新方法。该方法可广泛应用于肿瘤标记物筛查，蛋白抗体、病毒以及其他各种生物样品中的蛋白糖基化分析。同时，孙士生还建立了一些其他基于质谱分析的糖蛋白质组学新方法。/pp　　在蛋白质组/糖蛋白质组学在疾病生物标记物和致病机理研究中的应用方面，孙士生也取得了一定的进展。他与合作者将蛋白质组/糖蛋白质组相关方法学成功应用于各种临床样本分析中。其应用范围包括：人流感病毒、艾滋病病毒(HIV)及其感染的细胞和宿主，不同年龄和性别的人唾液，肝癌细胞系和HCC病人血清，前列腺癌细胞系、组织和血清，卵巢癌细胞系和组织、肺癌细胞系模型和肾衰竭动物模型。/pp　　“其中值得一提的是，我在博士后期间作为样本制备主要负责人之一参与了美国临床蛋白质组肿瘤分析(CPTAC)项目。我所在的实验室是全美参与此项目的五个核心实验室之一。在此项目中,我一直负责实验室内样品分析方法的建立，标准流程的制定，样品制备，质量监控和问题解决。目前已顺利完成本轮所有临床样本的蛋白质组和糖蛋白质组图谱的解析,其中蛋白质组的研究成果已在Cell杂志发表”，孙士生说。/pp　　回国的“青年千人”/pp　　梁园虽好，终非故土。在美国学习和工作多年后，孙士生最终选择回到西北大学，并在2017年顺利获得了中组部 “千人计划”青年项目的资助。/pp　　“我选择回西北大学，很大程度上是出于对母校的热爱。这儿有我老师、同学和朋友的帮助和支持。有着悠久历史的西北大学近年来综合实力也在蒸蒸日上”，孙士生指出，西北大学学术氛围相对自由，对青年学者没有设置太多限制，“选择西北大学，也有这方面的考量。”/pp　　回到母校后，孙士生希望能将本人所学，特别是他在糖蛋白质组学及新的肿瘤标志物发现等领域所积累的研究经验及学术成果服务于祖国，同时将母校建设的更好。/pp　　展望未来，孙士生表示，他将继续致力于糖蛋白质组学新技术的开发并将其应用于新的生物标志物发现、致病机制研究和蛋白糖基化调控机制研究中。他已针对这些设想制定了详细的工作计划。/pp　　孙士生表示，蛋白质组研究技术在癌症、早老性痴呆等人类重大疾病的临床诊断和治疗方面具有诱人的应用前景。糖类作为重要的生物大分子之一，参与各种重要的生物学过程。然而系统糖生物学研究包括系统的糖链解析、高通量的糖蛋白和糖脂分析等才刚刚起步：“在中国从事这方面的研究，必然会大有可为。”/ppbr//p

仪器信息网讯，2009年11月24日由中国生物化学与生物学会蛋白质组学专业委员会、北京蛋白质组研究中心、岛津国际贸易(上海)有限公司共同主办的题为“翻译后修饰蛋白质组技术及应用”研讨会在北京蛋白质组研究中心成功举办，约200多位多从事相关研究的学者出席了此次研讨会 会议由钱小红教授、杨芃原教授共同主持。　　在大会上做报告的专家有：Koichi Tanaka(田中耕一，岛津公司研究实验室，2002年诺贝尔化学奖获得者)，Catherine Fenselau (University of Maryland)，Robert J. Cotter (Johns Hopkins University), Emmanuel Raptakis (Kratos Analytical., Shimadzu Biotech), Pengyuan Yang(复旦大学)，Siqi Liu (Beijing Institute of Genomics, Chinese Academy of Sciences), Xiaohong Qian (Bdijing Proteome Research Center) Fuquan Yang, Institute of Biophysics, Chinese Academy of Sciences)Koichi Tanaka(田中耕一，岛津公司研究实验室，2002年诺贝尔化学奖获得者) 　　Title：MALDI Matrix Development History　　蛋白质是生命的物质基础，每一种生命运动形式，都是特定蛋白质群体发挥功能的结果；因而蛋白质组研究是人类研究细胞功能和疾病发生发展过程的中心环节。目前蛋白质组研究采用的主要技术是双向凝胶电泳和质谱法。具备测定大分子、快速、大规模分析的MALDI-TOF技术是用于蛋白质组分析的主要手段之一，并被认为是蛋白质分析领域的一项重大突破。在蛋白质组研究中，除了研究蛋白质一级结构外，还要对翻译后修饰的进一步分析，如蛋白质的糖基化、蛋白质的磷酸化等，MALDI-TOF在其中发挥了极其重要的作用。　　田中耕一先生发明的“激光解吸附软电离技术”使分析生物大分子成为可能。MALDI是这一技术直接的商品化，广泛用于测定多肽和蛋白质的分子量、肽指纹图谱、以及氨基酸序列等。　　Catherine Fenselau (University of Maryland)　　Title: Proteomic Strategies for Longer Peptides: How and Way　　Robert J. Cotter (Johns Hopkins University)　　Titel: Characterization of Protein Post-Translational Modifications Using MALDI Mass　　Emmanuel Raptakis (Kratos Analytical., Shimadzu Biotech)　　Title: Using the Power of a MALDI-quadrupole Ion Trap-TOF to Elucidate Structures of Complex Biomolecules　　Pengyuan Yang(复旦大学)　　Titel:Mass Spectrometry Based Protein Glycosylation Analysis　　Siqi Liu (Beijing Institute of Genomics, Chinese Academy of Sciences)　　Title: Proteomic and Functional Analysis Towards the Nitrated Proteins in the Heart Mitochondria of db/db Diabetic Muse Model　　Xiaohong Qian (Beijing Proteome Research Center)　　Titel:Globel Analysis of Core-fucosylated Glycoprotein　　Fuquan Yang, (Institute of Biophysics, Chinese Academy of Sciences)　　Title: Phosphoproteome Analysis of Rat L6 Myotubes Using Reverse Phase C18 Prefractionation and Titanium Oxide Enrichment大会现场

近日，大连化物所生物分离分析新材料与新技术研究组（1809组）叶明亮研究员团队开发了一款具有高灵敏度的N-糖肽质谱谱图解析新软件——Glyco-Decipher。该软件可实现在解析谱图的过程中不依赖糖库，利用不同糖肽的同一肽段骨架具有相似碎裂规律的特点，发展出基于“模式识别”的肽段序列鉴定新方法，实现谱图拓展，从而提高完整糖肽的鉴定灵敏度，并且可发现未知的糖链及糖链修饰。Glyco-Decipher为深度解析位点特异性糖型，揭示糖基化修饰的微观不均一性，以及研究糖生物学功能等提供了新工具。　　蛋白质糖基化与疾病的发生发展密切相关，临床上使用的大多数肿瘤标志物是糖基化蛋白质。在组学层次上进行位点特异性糖型的分析对发现新型疾病标志物，提高基于蛋白质糖基化的精准医学研究水平等具有重要作用。 N-糖肽质谱谱图高度复杂，谱图解析率低，且常规N-糖肽解析软件依赖糖库，无法实现未知糖链及修饰糖的鉴定。为解决上述问题，本工作开发了非糖库依赖的肽段序列鉴定方法，实现了未知糖链肽段及其上可能带有的修饰基团的鉴定。为解决N-糖肽质谱谱图解析率低的问题，团队系统研究了糖肽的碎裂规律，发现糖链的种类、组成、母离子价态等对肽段骨架的碎裂模式没有显著的影响，建立了肽段序列相同的完整糖肽谱图之间的联系，发展了基于“模式识别”的肽段序列鉴定策略，实现了完整糖肽的谱图拓展，在原有基础上将完整糖肽的解析率提升了31%。　　本工作还以蛋白Prosaposin为例，展示了蛋白Prosaposin在老鼠的五个不同的组织中糖基化差异，进一步揭示了该蛋白上各个位点特异性糖型的丰度分布，展示了Glyco-Decipher在蛋白糖基化分析领域的应用潜力。通过对同一个N-糖肽质谱数据进行对比分析，发现Glyco-Decipher的谱图解析效率比其它软件提升了34-179%。该软件具有友好的用户界面和较好的定量比较功能，学术界可以免费使用（软件可从github下载）。　　叶明亮团队长期致力于位点特异性糖型分析方法的发展，包括糖肽的富集方法和谱图的解析方法：在O-GlcNAc糖肽的富集方面发展了酶促标记结合化学氧化法（Anal. Chem., 2021）、可逆酶促化学标记法(Angew. Chem. Int.Edit., 2022)等方法；在O-GalNac糖肽的富集方面发展了酶解辅助的亲水作用色谱法（Anal. Chem., 2017）、酶化学方法（Anal. Chem., 2018）、Ti-IMAC富集方法(Anal. Chem. 2021)等；在N糖肽的富集方面发展了适合大样本分析的自动化富集方法（Anal. Chem., 2021）；在O-GalNac糖肽的谱图解析方面，发展了O-search检索策略（Anal. Chem., 2019），有效地减小了检索空间，提高了鉴定灵敏度。最近，上述检索策略被集成于一款具有自主知识产权的谱图检索软件——MS-Decipher（Bioinformatics, 2022）中。　　相关研究成果以“Glyco-Decipher Enables Glycan Database-independent Peptide Matching and in-depth Characterization of Site-specific N-glycosylation”为题，于近日发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。该工作的共同第一作者是大连化物所1809组博士研究生方正和秦洪强研究员。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、大连化物所创新基金等项目的支持。

在翻译后修饰和/或极碱肽的序列分析方面，电子转移裂解（ ETD ）线性离子阱质谱是很有优势的工具。传统的诱导活化裂解（CAD）常用来鉴定蛋白，并试图确定和找到他们修饰的位点，但这种技术有其本身固有的缺点，下面将详细叙述。与线性离子阱的结合使用的ETD是蛋白质组学研究的一个可靠的技术，可以很容易鉴定用CAD不能鉴定的多肽。ETD 是一个相对较新的肽/蛋白质碎裂的技术，能够大大推进质谱鉴定蛋白质这个领域的进步。 翻译后修饰 翻译后修饰（PTM）是翻译后的蛋白质进行的一种化学修饰，是蛋白质生物合成的后续步骤之一。蛋白的分析及其翻译后修饰的分析对于研究许多疾病是非常重要的，如癌症、糖尿病、心血管疾病和神经退行性疾病---阿尔茨海默病。这是因为在蛋白质的合成的过程中以及合成之后，可能发生各种蛋白修饰。对于正常细胞的功能，这些修饰是必须的，但调节这些修饰的变化可能会导致疾病的发生，如阿尔茨海默病，癌症和勃起功能障碍。蛋白质修饰可提高/降低蛋白质的活性，可以与其他蛋白质发生相互作用和将某一蛋白质定位到细胞的特定地方。 翻译后修饰，如磷酸化，乙酰化和甲基化被用作化学开关，激活/灭活组蛋白基因转录调控， DNA复制和DNA损伤修复。组蛋白是染色质的主要蛋白，DNA盘绕时，它们起到线轴的作用，而且在基因调控中发挥重要作用。因此，鉴定这种翻译后修饰是必需的，因为它在生物系统中对于某些蛋白的功能和作用至关重要。 用CAD鉴定蛋白 质谱在确定蛋白及其翻译后修饰上发挥了不可或缺的作用。CAD是一种常见的分析鉴定蛋白质的技术。一般用胰蛋白酶将蛋白质消化成较小的多肽，然后用反相色谱将其分离，并直接注入电喷雾质谱仪检测，通过串联质谱（ MS / MS法）获得序列信息。通过电喷雾电离这些多肽形成几种带电状态的肽离子，而较低带电状态的最适合CAD分析。低能量的CAD串联质谱一直是最常用的分析方法，通过裂解肽离子进行后续的序列分析。 翻译后修饰分析，如磷酸化，磺酸化和糖基化很难用CAD进行分析，因为这些修饰通常是不稳定且容易丢失肽骨架的碎裂信息，从而导致很少或几乎不能得到肽序列和磷酸化位点。利用常规的CAD质谱对于含多个碱性残基多肽测序也是极为困难。 根据不同的蛋白质序列，有时胰蛋白酶会产生过小或过大的肽段。在这种情况下，缺乏可信的序列分析手段。因此CAD对短的，低带电的多肽是最有效的。对于鉴定蛋白和了解蛋白的生物学功能，这是一种广泛使用的方法，然而，限制了研究者分析了所有的肽段，这也阻止多个翻译后修饰位点的检测和了解这些蛋白的生物学功能。 先进的碎裂方式：ETD ETD是基于离子/离子气相化学一种碎裂多肽的新方法。ETD通过从阴离子自由基到质子肽转移电子的化学能量将肽碎裂，这引起多肽骨干的分裂。 ETD产生的骨干肽序列和肽侧链的信息往往与CAD互补。 ETD已成功应用与线性离子阱以及其前身三维离子阱。虽然ETD在三维阱的执行价格具有竞争力且和CAD自身相比提供了独特好处 ，这样的组合并没有提供蛋白质组学分析所需的技术能力。非线性离子阱的ETD，它一直未能很好控制裂解过程，而且由于三维阱离子存储能力的有限不能处理大量的多肽。基于此，研究人员已经提出ETD功能应用于线性离子阱（Thermo Scientific LTQ XL mass spectrometer质谱仪） 。 相对于传统的CAD技术， ETD提供了更稳定的方法来定性PTMs，鉴定大型多肽或甚至整个蛋白质。 ETD能够将普通翻译后修饰的多肽，或者多个碱性残基的多肽甚至整个蛋白质生成离子。 ETD也可以轻易碎裂含有二硫键的的多肽。 ETD是为更复杂的FT-ICR仪器开发相似的裂解技术。使用电子转移试剂，而不是影响肽碎裂的自由电子使ETD在广泛使用的射频四极离子阱中得到应用。射频离子阱质谱仪具有低成本，低维护费用以及更易接受优点，相对于CAD碎裂方法，ETD碎裂技术能够产生更多的产物离子，利于肽段的解读。 ETD的线性离子阱提供了强有力的工具鉴定蛋白及其翻译后修饰 。LTQ XL线性离子阱质谱仪比其他任何离子阱提供更多的结构信息，ETD能够得到常规方法无法得到的序列信息。相比非线性离子阱，ETD的线性离子阱的显著特征在于离子和离子发生反应。虽然ETD功能是完全自动的且通常无需用户干预，但是当需要对离子数进行累积的时候，用户可通过软件完全控制线性离子阱的离子。线性离子阱质谱仪有能力处理大量的样品，并分析低浓度的大分子和小分子。与非线性离子阱的相比，该过程更为复杂和费时 应用实例 在最近的应用中，极碱的多肽和大量重要的翻译后修饰已经用含CAD和ETD线性离子阱质谱分析了。通常CAD碎裂方式产生的普通只显示有限的肽碎裂信息。然而，用ETD碎裂这些多肽的时候， 肽骨架碎裂信息能完全或几乎完全产生，因此得到更广泛的多肽序列的信息。 ETD的灵敏度和稳定性对于蛋白质组学分析是必不可少的。 ETD提供了高度可靠的解决方案，此方案具有用户友好性，几乎不需要日常维护，并提供高度准确的数据，而且ETD的数据分析有相应的软件支持，非常方便简单。 结论： 在蛋白质组学研究领域，ETD的应用对于研究疾病的机理，如癌症，药物开发研究以及细胞功能和信号转导有重大意义，ETD将扩大目前的分析，包括更多的碱性、非胰酶切肽段和蛋白质。它们能确定各种翻译后修饰以及鉴定新的蛋白亚型。 配备ETD的线性离子阱质谱可应用于蛋白质组学各个领域内。ETD的线性离子阱将继续推动蛋白质组学的发展，而且已被证明是替代CAD一种有效技术，而且ETD同样可以应用于非线性离子阱进行肽序列分析。在不久的将来，配备ETD的线性离子阱预计将成为碎裂技术的一种新选择。 参考文献 Leann M. Mikesh et al, The utility of ETD mass spectrometry in proteomic analysis, Biochemica et Biophysica Acta (2006), doi:10.1016/j.bbapap.2006.10.003关于 Thermo Fisher Scientific （赛默飞世尔科技，原热电公司） Thermo Fisher Scientific纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额超过100亿美元，拥有员工约30000人，在全球范围内服务超过350000家客户。主要客户类型包括：医药和生物公司，医院和临床诊断实验室，大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助于ThermoScientific和FisherScientific这两个主要的品牌，帮助客户解决在分析化学领域从常规的测试到复杂的研发项目中所遇到的各种挑战。ThermoScientific能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案。FisherScientific为卫生保健，科学研究，以及安全和教育领域的客户提供一系列的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，提升客户价值，帮助股东提高收益，

细胞中的信号转导在很大程度上依赖于蛋白质氨基酸侧链的翻译后修饰状态。当翻译后修饰发生在不同位点、占据不同比例和产生多样的修饰组合，这会使得同一个底物蛋白被“装扮”成了构象、功能、结合伴侣、定位存在巨大差异的蛋白质变体。这激发了研究者们研究蛋白质翻译后修饰的热情。近年来，人们对经典的翻译后修饰如磷酸化、糖基化、乙酰化、泛素化、甲基化等已经有了深入了解。然而，有趣的是在赖氨酸残基上仍旧不断有新的酰化修饰如巴豆酰化、丁酰化、丙二酰化、琥珀酰化被发现。同样在赖氨酸残基上，2019年芝加哥大学赵英明教授课题组首次报道了在组蛋白上发现了乳酰化，并且证明组蛋白乳酰化修饰是由乳酸衍生而来的，该修饰在不同的生物学场景中具有和组蛋白乙酰化不重叠的转录调控功能。这无疑是解答了细胞是如何感知代谢变化、启动转录调节机制的一项重要发现。但是有趣的问题尚待解答：乳酰化是一种广泛存在于人类细胞、组织中的翻译后修饰吗？乳酰化可能发生在人类非组蛋白的赖氨酸残基上吗？非组蛋白的乳酰化修饰水平如何，是否具有生物学调控作用？为了解答这些问题，中国药科大学郝海平/叶慧团队联合南京中医药大学王南溪教授进行了探索。他们的最新研究成果Cyclic immonium ion of lactyllysine reveals widespread lactylation in the human proteome于2022年6月27日发表在Nature Methods。该工作首次鉴定并确证了携带乳酰化修饰赖氨酸的多肽所产生的特征环状亚胺离子，应用该离子从现有的非富集、大规模的人类蛋白质组数据资源中挖掘出全新的乳酰化修饰底物蛋白和位点的信息，并通过向代谢酶定点引入乳酰化修饰，初步确证了乳酰化发生在人类的非组蛋白底物上同样具有重要的调控功能。该研究的灵感来自于对蛋白组翻译后修饰研究的规律总结：磷酸化、乙酰化等翻译后修饰均可产生具有诊断意义的特征离子。乳酰化修饰是否也会产生诊断离子？为了验证此猜想，该团队提出在共享的海量人类蛋白质组数据库中探究乳酰化修饰是否存在新的底物。然而，从非富集的蛋白质组数据中检索修饰位点的假阳性率极高，若能发现修饰特异性的特征离子则能通过谱图筛选，显著降低赖氨酸位点存在修饰的假阳性率，揭示真实的修饰靶标，指导后续的生物学功能探索。基于此需求，该团队通过合成和研究模型乳酰化肽段的谱图，首次发现了携带乳酰化修饰赖氨酸的多肽在质谱碰撞室中经过二级断裂会形成链状亚胺离子，该离子经过脱氨环化再形成次生碎片——环状亚胺离子。该团队通过分析化学修饰和生物样本中富集出的阳性乳酰化肽段，再以近十万条人类蛋白质组的非修饰合成肽段谱图作为阴性对照，确证了环状亚胺离子指征乳酰化修饰的灵敏度和特异性，能作为判定数据库搜索获得的乳酰化修饰新位点的金标准。基于该诊断离子策略，研究者从现有的非富集、大规模人类蛋白质组数据资源中挖掘了大量全新的乳酰化修饰底物蛋白及其位点的信息，特别是从2020年Nature Methods[7]发表的多种人类细胞系的蛋白质组热稳定性Meltome Atlas数据资源里发现乳酰化修饰高度富集在糖酵解通路代谢酶这一现象。其中，乳酰化修饰的代谢酶ALDOA在多种人类肿瘤细胞系中具有保守性且修饰占位比高，引发了乳酰化修饰能调节代谢酶活性等功能，进而调控糖酵解通路的猜想。郝海平、叶慧团队进一步联合王南溪课题组，利用先进的化学生物学技术——基因密码子扩展技术，首次实现向靶蛋白ALDOA定点引入乳酰化修饰，发现修饰后酶活性显著降低，揭示了乳酸蓄积后，通过共价修饰糖酵解通路中上游代谢酶，抑制糖酵解活跃度的反馈调节机制，对生物化学领域现有的“终产物抑制”的调控模式进行了补充。综上，该研究表明乳酰化是广泛存在于人类组织、细胞中的一种非组蛋白特异性的翻译后修饰，对非组蛋白的底物蛋白也具有调控功能。该分析策略可为揭示乳酸更多的共价修饰靶标，阐释乳酰化修饰的动态变化与乳酸紊乱在炎症、肿瘤等重大慢性疾病发生发展中的重要作用之间的因果关系，进而发现新的疾病治疗靶点提供线索。2019级博士研究生皖宁和2018级硕士研究生王念为本论文的共同第一作者，叶慧研究员、郝海平教授、王南溪教授为本文的共同通讯作者。该工作获得了王广基院士和江苏省药物代谢动力学重点实验室以及谭仁祥教授和中药品质与效能国家重点实验室（培育）的大力支持。示意图 环状亚胺离子示踪技术揭示保守的乳酰化修饰人醛缩酶，该修饰具有酶活抑制作用作者简介：郝海平教授主要从事代谢调控与靶标发现/确证研究、中药及天然药物体内过程及作用机理研究。提出了“反向药代动力学”、代谢处置导向的作用靶标与机理研究的学术思想；在胆汁酸、色氨酸等内源活性代谢调控研究中取得重要研究成果。在Cell Metab, Nat Commun, Trends Pharmacol Sci等发表代表性工作。叶慧研究员致力于组学技术驱动的小分子靶标发现研究。旨在通过发现疾病状态下紊乱的内源性代谢物的结合靶标蛋白，阐明其调控模式，发现具有转化价值的治疗靶点。代表性工作发表于APSB, Redox Biol, Anal Chem, Mol Cell Proteomics等。王南溪教授的研究兴趣集中在通过基因密码子扩展等技术开发新的蛋白质研究工具，从而探索生命过程和开发生物技术药物。代表性工作发表于JACS, Angew等。郝海平/叶慧团队长期招收具有生物信息学、代谢调控、靶标发现等背景的博士生/硕士生，简历投递邮箱：haipinghao@cpu.edu.cn和cpuyehui@cpu.edu.cn；欢迎报考王南溪教授的博士生/硕士生，简历投递邮箱：nanxi.wang@njucm.edu.cn。文章发表链接: https://www.nature.com/articles/s41592-022-01523-1

仪器信息网讯 7月10日-11日，2021年全国糖科学与糖工程学术会议暨产业论坛(China Glycoscience and Glycoengineering Conference，CGC)在重庆隆重召开。中国科学院院士张玉奎、中国科学院院士饶子和、中国科学院院士邵峰、中国科学院院士高福、中国工程院院士朱蓓薇受邀出席，张玉奎院士、邵峰院士、高福院士、朱蓓薇院士在会上作精彩的大会报告，此外，大会邀请到国内外在糖科学及糖工程相关等领域的一百多位报告嘉宾，同时吸引了全国近千位专家与会，大会视频和图片直播访问量累计超6万人次，仪器信息网作为本届大会的独家直播合作媒体进行了全程的跟踪报道。2021年全国糖科学与糖工程学术会议暨产业论坛现场本届会议由中国生物工程学会糖生物工程专业委员会、中国生物物理学会糖生物学分会、重庆医科大学及北京市阳光健康公益基金会联合主办。中科院过程所生化工程国家重点实验室、重庆医科大学药学院、南方科技大学、上海科技大学共同承办。重庆医科大学药学院院长、大会执行主席于超担任开幕式主持人。重庆医科大学药学院院长、大会执行主席于超主持开幕式上，中国科学院院士饶子和、中国生物工程学会副理事长马树恒、重庆医科大学党委书记刘宴兵分别为大会致辞，对嘉宾的到来表示热烈欢迎，预祝大会取得圆满成功。中国科学院院士饶子和视频致辞中国生物工程学会副理事长马树恒致辞重庆医科大学党委书记刘宴兵致辞为发扬张树政院士科学精神，推动我国糖科学领域科学研究、技术创新与开发，大会启动张树政糖科学专项基金成立仪式。中国科学院院士张玉奎、中国工程院院士朱蓓薇、中国科学院院士邵峰、中国生物物理学会糖生物学分会会长王鹏、张树政糖科学奖获奖代表俞飚、国家糖工程技术研究中心主任凌沛学、张树政院士学生代表中国科学院微生物研究所研究员金城、北京中研同仁堂医药研发有限公司院长王志斌、华熙生物科技股份有限公司副总经理刘爱华、北京市阳光健康公益基金会秘书长刘子齐、张树政糖科学专项基金发起人代表杜昱光，共同按下手印启动仪式。中国生物工程学会糖生物工程专业委员会主任委员杜昱光主持张树政糖科学专项基金成立仪式　　张树政糖科学专项基金管理委员会授牌仪式为激励更多优秀青年学生投身到糖科学与糖工程科研领域。糖生物工程专业委员会每隔两年评选张树政糖科学奖，授予对糖科学领域及糖工程产业做出重大贡献的杰出人物及取得优秀成绩极具潜力的青年人才。CGC特别设立了第四届“张树政糖科学奖”颁奖环节，南方科技大学教授王鹏、北京大学教授陈兴荣获“第四届张树政糖科学杰出成就奖”。南方科技大学教授王鹏获奖合影王鹏教授的工作证明糖链合成可以用传统商业化的自动多肽合成仪完成，实现了寡糖的高通量合成，极大的推动了糖肽的合成生物学发展，创造性的将酶合成法和化学合成方法结合起来，提出了合成糖组学的概念。在微生物多糖的生物合成、生物起源和合成生物学方面也进行了深入的研究，在糖化学和糖生物学领域做出了一系列创新的成果。北京大学教授陈兴获奖合影陈兴教授研究集中于化学糖生物学领域，开发聚糖标记和功能解析新方法，解决糖科学中的重要问题。在“化学糖生物学”这一新兴交叉学科方向上形成了鲜明的特色，开辟了利用化学标记研究糖生物学问题的新途径，有力推动了化学和生命科学的交叉与融合。西北大学教授关锋、浙江大学教授易文、中国科学院上海药物研究所研究员黄蔚荣获“第四届张树政糖科学优秀青年奖”。张树政糖科学优秀青年奖获奖者合影关锋教授从事基于组学的肿瘤糖生物学研究，建立了系列糖组分析方法，发现乳腺癌中平分型糖链的异常表达，阐明平分型糖链修饰影响外泌体功能等。获奖研究项目中建立起完善的糖链质谱分析策略，将糖组学研究技术应用于糖生物工程及糖生物学中，挖掘乳腺癌、膀胱癌、肝癌等多种肿瘤发生发展过程中的特征性糖链，并通过生物工程技术手段进行改造。易文教授发展基于酶反应的糖基化标记方法，以及探讨糖基化在调控细胞代谢、生长、和免疫应答的分子机制。获奖研究项目以O-GlcNAc糖基化修饰为主要对象，阐明了O-GlcNAc糖基化通过将营养感知与表观遗传联系起来决定细胞命运的新机制。黄蔚研究员发展糖类药物研发新技术、新方法、新策略,拓展糖类药物设计理论和化学空间。获奖项目在糖类药物设计上，从理论上凝练糖类药物设计的共性与特性 实现了糖型优化抗体药物和基于糖链定点的抗体药物偶联物设计，为新型抗体药物研发提供新的糖结构思路和技术策略，开发新型抗万古霉素耐药菌候选药物SM-V-61。随后，张树政糖科学独家冠名赞助企业华熙生物科技股份有限公司常务副总经理刘爱华上台致辞。华熙生物常务副总经理刘爱华致辞大会报告环节，中国科学院院士邵峰、中国工程院士朱蓓薇、中国科学院院士张玉奎、北京大学教授陈兴分别作精彩大会主旨报告。中国科学院院士邵峰报告题目：《Innate immunity to cytosolic LPS: Pyroptosis and beyond》细胞焦亡(Pyroptosis)是一种程序性细胞死亡，表现为细胞不断胀大直至细胞膜破裂，导致细胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应，是机体一种重要的天然免疫反应，在抗击感染中发挥重要作用。邵峰院士讲解了Toll样受体(TLR)介导的先天免疫，并阐释先天免疫系统处理细胞溶质中的细菌的作用机理。中国工程院院士朱蓓薇报告题目：《海洋食品的营养与人类健康》目前，不合理的膳食结构已经造成严重的健康负担，各个国家都在积极制定健康膳食指南保障健康，而我国同样面临营养不足和肥胖的问题。海洋生物是研究和开发创新海洋营养食品的重要生物资源，肩负着提高人类健康和生活质量的使命，补充我们身体所需的蛋白质、油脂、糖、维生素、矿物质等。针对海洋资源的开发，朱蓓薇院士提出要以科技力量推动第三代海洋功能食品开发、聚焦视频营养素与人类健康的关系研究、开展食品营养素对特殊膳食人群的健康改善研究、结合传统中医药资源，开发中国特色海洋功能食品、结合食品行业优势，开发海洋功能食品、开发低值海洋生物为功能食品原料等，实现海洋强国的战略目标。中国科学院院士张玉奎报告题目：《基于离子液提取的蛋白质分析》2020年，人类蛋白质组组织整合25个研究团队的染色体蛋白质数据和19个研究团队的生理/疾病蛋白质组学数据。张玉奎院士介绍了微量蛋白组样品制备方法、用于肾病分型相关蛋白的筛选、血液透析吸附蛋白质常规评价方法、血液净化材料吸附蛋白组的定性定量分析等分析方法。在疾病方面，分享了抑郁症新病因，旨在通过蛋白质组学定量分析抑郁症血浆，筛选出标志物，为抑郁症诊断提供辅助手段。北京大学教授陈兴报告题目：《“糖密码”的化学解析》糖酵解途径是将葡萄糖和糖原降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是一切生物有机体中普遍存在的葡萄糖降解的途径，而传统糖生物学在标记和成像上存在瓶颈，为研究带来一定难度。陈兴教授介绍生物正交化学标记方法，通过超高分辨成像显微镜，观察聚糖在神经突触方面的聚集，从O-GlcNAc修饰对大脑发育和功能的重要作用、O-GlcNAc修饰底物的常用方法等解锁脑内“糖密码”。下午，CGC开设4个分会场，糖链合成与分析新方法新技术分会、糖链与病原感染分会、糖链与疾病分会、肠道微生物糖组与营养健康分会，为参会的专家、企业家、用户等提供了更加全面、便利的交流平台。糖链合成与分析新方法新技术分会现场糖链与病原感染分会现场糖链与疾病分会现场肠道微生物糖组与营养健康分会现场参会专家合影后记糖生物学是当前生命科学最前沿的领域，这门新兴学科既有深远的理论意义，又和人类健康、动植物生长有着密切的关系。此次学术会议的举办，为国内外糖化学、糖生物学及糖工程等领域的专家、学者和业界人士等提供了一个相互交流，共同研讨糖链结构功能、制备技术、检测分析方法，以及糖类药物、营养食品、生物医用材料研究开发等相关领域最新研究进展和成果的平台。本次大会颁发的张树政糖科学奖，更让我们怀念在糖科学领域做出巨大贡献的张树政院士，她长期致力于我国微生物生物化学的研究，在白地霉糖代谢、红曲糖化酶结构与功能、糖苷酶和耐热酶、糖生物学和糖生物工程学等研究中成就卓著，是中国微生物生化的重要领军人，是糖生物学的奠基人之一。希望这次大会后有更多优秀人才投身糖研究领域，为我国糖科学、糖工程的未来发展做出重要贡献。

生物体中几乎所有的细胞都具有相同的基因组，而不同的细胞类型和功能则由不同的基因表达、表观遗传修饰和翻译后修饰等所决定。解析特定器官或组织中特定细胞的生物大分子图谱对探究发育、细胞间通讯以及疾病的发生发展等都具有重要意义。因此，开发细胞选择性的生物大分子标记方法，近年来受到了科学家们的广泛关注。通过基因编码的方法，人们在活体动物中实现了蛋白质的组织特异性和细胞选择性标记和分析。然而，糖质（glycan）作为另外一种主要的生物大分子，尚无法通过基因编码的方式，实现活体中的细胞选择性标记。糖质以寡糖、多糖、糖蛋白、糖脂等形式直接参与细胞的分化增殖、免疫调节、信号转导、细胞迁移等重要的生命活动，对其进行在体标记和分析一直是领域内的一个难点。其中，基于生物正交化学的代谢糖质标记（metabolic glycan labeling）技术已经成为了最主要的工具之一。经过20多年的发展，目前已有数十种非天然糖分子可用以在活细胞和活体中标记糖质。然而，非天然糖在活体中并不具备器官或细胞特异性，无法实现精准的细胞选择性标记，阐释特定细胞群体中糖质所发挥的生物学功能。北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命科学联合中心陈兴教授课题组一直致力于解决这个问题，此前开发了基于靶向性脂质体的非天然糖代谢标记技术，实现了肿瘤组织和脑部的糖质标记。同时，他们意识到，基因编码技术可以在活体中实现更加精准的细胞选择性。为了实现这一目标，继续推进代谢糖质标记技术的应用，2022年5月5日，该课题组在 Nature Chemical Biology 上发表了题为“Cell-type-specific labeling and profiling of glycans in living mice”的论文，报道了一种可基因编码的代谢糖质标记技术（GeMGL）。该技术将“凸凹互补（bump and hole）”的化学遗传学策略与代谢糖质标记方法相结合，利用非天然糖1,3-Pr2GlcNAl（Bump）及其匹配的焦磷酸酶突变体AGX2F383G（Hole）的正交组合，在活体动物上实现了细胞选择性糖质标记和分析。他们从一个具有低标记效率的非天然糖—乙酰胺基葡萄糖的叠氮类似物GlcNAz出发，确认了其代谢通路中的焦磷酸酶AGX是限速酶，将其过表达可以增强代谢强度。他们随即想到，增大非天然基团并对AGX酶进行突变，可能可以开发出凹凸对。于是，他们采用了炔基修饰的乙酰胺基葡萄糖GlcNAl和焦磷酸酶突变体AGX2F383G，通过体外和细胞实验证明了GlcNAl的代谢完全依赖焦磷酸酶突变体AGX2F383G。接着，在多细胞共培养体系和小鼠移植瘤模型中，证明了GeMGL策略的可行性。基于此，他们将该策略拓展到了转基因小鼠中。他们首先利用心肌细胞特异的启动子α-MHC实现了AGX2F383G在小鼠心肌细胞中的特异性表达，然后腹腔注射非天然糖1,3-Pr2GlcNAl，实现了非天然糖分子在小鼠心肌细胞中的特异性代谢。从各组织标记结果来看，GeMGL策略展现出严格的心肌细胞选择性。结合定量蛋白质组学方法，在小鼠心肌细胞中鉴定到582个O-GlcNAc修饰蛋白。分析发现，心肌细胞中许多糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化途径相关蛋白都具有O-GlcNAc糖基化修饰，表明O-GlcNAc糖基化修饰可能在心肌细胞的线粒体能量代谢过程中发挥重要功能。在转基因小鼠中进行的细胞类型特异性代谢糖质标记该工作提供了一种可基因编码的细胞特异性糖质标记技术GeMGL，为在活体层面研究糖质在特定细胞类型中的生物学功能提供了一种便利、有效的工具。该技术有望被推广到更为复杂的神经系统中，并在相关疾病模型中探究糖基化与神经发育、神经退行性疾病等的关系。陈兴 北京大学化学学院教授，生命科学联合中心高级研究员，合成与功能生物分子中心研究员。长期致力于糖化学和糖生物学研究，糖质标记和分析是其研究重点之一。综合运用化学方法、生物手段和纳米技术，研究糖基化的生物学功能及其在代谢疾病及其心血管并发症中的作用。原文连接：https://www.nature.com/articles/s41589-022-01016-4

大家好，本周为大家分享一篇发表在Chemical Science上的文章，Distinct Core Glycan and O-Glycoform Utilization of SARS-CoV-2 Omicron Variant Spike Protein RBD Revealed by Top-Down Mass Spectrometry1，通讯作者是美国威斯康星大学的Ying Ge教授。　　SARS-Cov-2的快速变异为全球抗疫带来了极大的挑战。Delta和Omicron等新变种的传染性更强、病症更严重、显著逃避康复者或疫苗的中和抗体，并且逃避检测的风险更高。与野生型(WT)毒株相比，Omicron变体具有数量惊人的突变(30)，包括棘突蛋白受体结合域(S-RBD)中的15个位点突变。S-RBD是中和抗体和其他疗法的主要靶点，病毒的细胞感染性、保护表位免受抗体中和及与人类受体ACE2结合的能力与S蛋白的糖基化密切相关。S蛋白O-聚糖具有巨大的微观异质性和结构多样性，因此对其O-糖基化的表征仍具是极大的挑战。作者在本文中报道了一种自上而下的混合质谱方法，能够同时表征分子结构、位点特异性、各种糖类的相对丰度，以及不同共现蛋白型的整体翻译后修饰(PTM)。　　与WT相比，Delta和Omicron变体固有的突变差异在其RBD中尤其明显(图1A)。为了阐明各种S-RBD的分子序列和O-聚糖，作者使用PNGase F从S-RBD中完全去除N-聚糖，以最小化N-聚糖异质性造成的干扰(图1B)。与完全糖基化的S-RBD相比，N-聚糖的去除产生了10 kDa的分子量损失。通过超高分辨率12T FTICR-MS可实现各种S-RBD的基线同位素分离。自上而下的MS分析显示，各种O-糖型的化学计量比和相对丰度存在显著差异，其中Omicron变体显示出最大的O-糖型结构异质性(图1C)。　　图1 由WT、Delta和Omicron变体产生的S-RBD的蛋白质突变图谱和高分辨率自上而下MS。(A)SARS-CoV-2基因组结构和S-RBD变体蛋白质序列变化的说明。(B)PNGase处理前(-)后(+)的S-RBD的SDS-PAGE。(C)在对WT、Delta和Omicron变体进行PNGase F处理后，完整S-RBD蛋白型的原始MS1。所有确定的O-糖型在插图中用红色圆圈注释。　　为了实现深入的糖型和糖位点分析，作者利用捕获离子迁移谱(TIMS)-MS，通过timsTOF Pro仪器分离和分析各种S-RBD O-聚糖结构(图2)。为了表征Omicron变体的聚糖结构和占比，作者对单个S-RBD O-糖型进行了特异性分离。以最丰富的O-聚糖(26+，1069.4.3 m/z)为例，从Bruker数据分析软件输出由CAD获得的MS/MS片段离子，并使用MASH Explorer16在靶向蛋白质分析模式下进行分析，以进行全面的蛋白型表征。获得了自上而下的MS/MS谱以及各种O-聚糖结构的离子迁移率分离，以克服O-聚糖分析固有的质量简并性和微观异质性(图2B)。足够软的TIMS淌度池活化参数能够对分离的S-RBD蛋白型进行详细的中性缺失图谱绘制，并揭示了具有GalNAcGal(NeuAc)2结构的核心1(Galβ1-3GalNAc-Ser/Thr)O-聚糖(图2C)。这种TIMS-MS方法允许对聚糖结构进行直接表征，以揭示在三种S-RBD变体中具有核心1和核心2(GlcNAcβ1-6 (Galβ1-3) GalNAc-Ser/Thr)O-聚糖结构的多个S-RBD糖型。　　图2 S-RBD O-糖型的TIMS-MS分析。(A)经PNGase F处理后的特定S-RBD糖型(z=26+， 1069.4 m/z)的TIMS-MS分离示意图。插图为前体离子分离后对应的离子迁移率热图。(B) 分离的蛋白型经CAD碎裂后，Omicron S-RBD O-聚糖的自上而下MS/MS。(C) Omicron S-RBD蛋白型中性缺失O-聚糖图谱。　　随后，作者进一步描述了S-RBD WT、Delta和Omicron O-糖基化模式，以揭示变体之间的所有O-糖基化结构改变(图3)。有趣的是，与WT或Delta变体相比， Omicron中主要的O-聚糖微观异质性发生变化。特别是Omicron的核心2 O-聚糖结构丰度显著增强，多重唾液酸化GalNAc(GalNeuAc)(GlcNAcGalNeuAc)和岩藻糖基化GalNAc(GalNeuAc)(GlcNAcGalFuc)结构显著表达。表1总结了Omicron与WT或Delta变体相比所观察到的显著分子丰度差异。　　图3 S-RBD变体的O-糖型表征。S-RBD蛋白型的去卷积谱显示了WT(绿色)、Delta(蓝色)和Omicron(粉色)变体的所有主要O-聚糖分配。理论同位素分布由红点表示。聚糖结构在用插图所示的图形表示。　　表1 S-RBD变体O-糖型相对丰度总结　　Omicron变体的核心1与核心2 S-RBD O-聚糖结构的相对丰度比约为71:29，核心1 GalNAcGal(NeuAc)2是最丰富的O-糖类(~69%相对丰度)。有趣的是，WT和Delta变体显示出对核心1型O-聚糖结构的强烈偏好，其O-糖型丰度的80%以上对应于核心1结构 含核心2 GalNAc(GalNeuAc)(GlcNAcGalFuc)结构的O-聚糖占其总O-糖型组成的13%以上。在WT和Delta S-RBD变体中也发现了这些特殊的核心2结构，但相对丰度要低得多(5-7%)。图3所示的高分辨率完整S-RBD糖型表征表明，与基于糖肽的自底向上MS方法相比，这种自上而下的MS方法具有明显的优势。　　作者进一步研究了S-RBD变体之间的糖基化位点及其微观异质性。对S-RBD O-糖型的详细自上而下MS/MS分析显示，存在一种新的O-糖位点(Thr376)，这是Omicron变体所特有的(图4A)。令人感兴趣的是，所有检测到的WT和Delta变体的S-RBD O-聚糖都被自信地单独分配给Thr323(图4B-C)，这与之前关于WT S O-糖基化的研究一致。鉴于Delta上的突变数量比Omicron少，因此O-糖位点Thr323在Delta和WT变体之间保持保守也就不足为奇了。另一方面，Omicron变体产生了熟悉的Thr323 O-糖位点和一个新的Thr376 O-糖位点(b6012+和b525+)，对应于核心1 O-糖型(图4D)。该Thr376 O-糖位点在残基373处与脯氨酸相邻，这与先前关于脯氨酸附近O-糖基化频率增加的报道一致。这种特殊的Pro373是Omicron变体特有的位点特异性突变，很可能是产生这种新O-糖位点的原因。实验还发现，与T323相比，Thr376位点的占有率较低(30%)，并且仅被可靠地分配给丰富的核心1 O-糖基。此外，尽管为变异体指定的O-糖型是HEK293细胞表达的S-RBD特有的，但已知HEK293表达模型可反映病毒体预期的糖基化位点。　　图4 通过自上而下的MS/MS进行S-RBD O-糖定位。(A)对应于WT、Delta和Omicron S-RBD变体的核心1型聚糖的片段映射。蓝色N表示PNGase F处理后的脱酰胺作用。特定的Omicron残基突变用粉红色表示。(B-D)代表性的自上而下MS/MS CAD片段离子，包括完整的(B)WT(b71+和b17311+)、(C)Delta(b71+和b22312+)和(D)Omicron(b51+、b182+、b71+、b17311+)变体。WT和Delta变体在Thr323处显示完全的O-糖苷占据。发现Omicron变体同时具有Thr323(b51+和b182+)和Thr376(b71+和b17311+)。　　本文首次阐明了SARS-CoV-2 Omicron和Delta变异体中发现的O-糖型结构异质性。与WT或Delta相比，Omicron变体的核心2型O-糖型的利用率显著提高。此外还鉴定了一种新的Omicron S-RBD特有的Thr376 O-糖位点。这种自上而下的MS方法是对传统结构方法的补充，并为SARS-CoV-2 S-RBD蛋白形式的表征提供了无与伦比的分辨率。　　撰稿：夏淑君　　编辑：李惠琳　　文章引用：D.S. Roberts, M. Mann, B.H. Li, et al., Distinct core glycan and O-glycoform utilization of SARS-CoV-2 Omicron variant Spike protein RBD revealed by top-down mass spectrometry, Chemical Science (2022).

大家好，本周为大家分享一篇预发表的文章，Distinct Core Glycan and O-Glycoform Utilization of SARS-CoV-2 Omicron Variant Spike Protein RBD Revealed by Top-Down Mass Spectrometry1，通讯作者是美国威斯康星大学的葛瑛教授。SARS-Cov-2的快速变异为全球抗疫带来了极大的挑战。Delta和Omicron等新变种的传染性更强，其中Delta病情严重，但Omicron症状很轻。与野生型（WT）毒株相比，Omicron变体具有数量惊人的突变（30），包括棘突蛋白受体结合域（S-RBD）中的15个位点突变。S-RBD是中和抗体和其他疗法的主要靶点，病毒的细胞感染性、保护表位免受抗体中和及与人类受体ACE2结合的能力与S蛋白的糖基化密切相关。S蛋白O-聚糖具有巨大的微观异质性和结构多样性，因此对其O-糖基化的表征仍具是极大的挑战。作者在本文中报道了一种自上而下的混合质谱方法，能够同时表征分子结构、位点特异性、各种糖类的相对丰度，以及不同共现蛋白型的整体翻译后修饰（PTM）。与WT相比，Delta和Omicron变体固有的突变差异在其RBD中尤其明显（图1A）。为了阐明各种S-RBD的分子序列和O-聚糖，作者使用PNGase F从S-RBD中完全去除N-聚糖，以最小化N-聚糖异质性造成的干扰（图1B）。与完全糖基化的S-RBD相比，N-聚糖的去除产生了10 kDa的分子量损失。通过超高分辨率12T FTICR-MS可实现各种S-RBD的基线同位素分离。自上而下的MS分析显示，各种O-糖型的化学计量比和相对丰度存在显著差异，其中Omicron变体显示出最大的O-糖型结构异质性（图1C）。图1 由WT、Delta和Omicron变体产生的S-RBD的蛋白质突变图谱和高分辨率自上而下MS。（A）SARS-CoV-2基因组结构和S-RBD变体蛋白质序列变化的说明。（B）PNGase处理前(-)后(+)的S-RBD的SDS-PAGE。（C）在对WT、Delta和Omicron变体进行PNGase F处理后，完整S-RBD蛋白型的原始MS1。所有确定的O-糖型在插图中用红色圆圈注释。为了实现深入的糖型和糖位点分析，作者利用捕获离子迁移谱（TIMS）-MS，通过timsTOF Pro仪器分离和分析各种S-RBD O-聚糖结构（图2）。为了表征Omicron变体的聚糖结构和占比，作者对单个S-RBD O-糖型进行了特异性分离。以最丰富的O-聚糖（26+，1069.4.3 m/z）为例，从Bruker数据分析软件输出由CAD获得的MS/MS片段离子，并使用MASH Explorer16在靶向蛋白质分析模式下进行分析，以进行全面的蛋白型表征。获得了自上而下的MS/MS谱以及各种O-聚糖结构的离子迁移率分离，以克服O-聚糖分析固有的质量简并性和微观异质性（图2B）。足够软的TIMS淌度池活化参数能够对分离的S-RBD蛋白型进行详细的中性缺失图谱绘制，并揭示了具有GalNAcGal(NeuAc)2结构的核心1（Galβ1-3GalNAc-Ser/Thr）O-聚糖（图2C）。这种TIMS-MS方法允许对聚糖结构进行直接表征，以揭示在三种S-RBD变体中具有核心1和核心2（GlcNAcβ1-6 (Galβ1-3) GalNAc-Ser/Thr）O-聚糖结构的多个S-RBD糖型。图2 S-RBD O-糖型的TIMS-MS分析。（A）经PNGase F处理后的特定S-RBD糖型（z=26+， 1069.4 m/z）的TIMS-MS分离示意图。插图为前体离子分离后对应的离子迁移率热图。（B） 分离的蛋白型经CAD碎裂后，Omicron S-RBD O-聚糖的自上而下MS/MS。（C） Omicron S-RBD蛋白型中性缺失O-聚糖图谱。随后，作者进一步描述了S-RBD WT、Delta和Omicron O-糖基化模式，以揭示变体之间的所有O-糖基化结构改变（图3）。有趣的是，与WT或Delta变体相比， Omicron中主要的O-聚糖微观异质性发生变化。特别是Omicron的核心2 O-聚糖结构丰度显著增强，多重唾液酸化GalNAc(GalNeuAc)(GlcNAcGalNeuAc)和岩藻糖基化GalNAc(GalNeuAc)(GlcNAcGalFuc)结构显著表达。表1总结了Omicron与WT或Delta变体相比所观察到的显著分子丰度差异。图3 S-RBD变体的O-糖型表征。S-RBD蛋白型的去卷积谱显示了WT（绿色）、Delta（蓝色）和Omicron（粉色）变体的所有主要O-聚糖分配。理论同位素分布由红点表示。聚糖结构在用插图所示的图形表示。表1 S-RBD变体O-糖型相对丰度总结Omicron变体的核心1与核心2 S-RBD O-聚糖结构的相对丰度比约为71:29，核心1 GalNAcGal(NeuAc)2是最丰富的O-糖类（~69%相对丰度）。有趣的是，WT和Delta变体显示出对核心1型O-聚糖结构的强烈偏好，其O-糖型丰度的80%以上对应于核心1结构；含核心2 GalNAc(GalNeuAc)(GlcNAcGalFuc)结构的O-聚糖占其总O-糖型组成的13%以上。在WT和Delta S-RBD变体中也发现了这些特殊的核心2结构，但相对丰度要低得多（5-7%）。图3所示的高分辨率完整S-RBD糖型表征表明，与基于糖肽的自底向上MS方法相比，这种自上而下的MS方法具有明显的优势。作者进一步研究了S-RBD变体之间的糖基化位点及其微观异质性。对S-RBD O-糖型的详细自上而下MS/MS分析显示，存在一种新的O-糖位点（Thr376），这是Omicron变体所特有的（图4A）。令人感兴趣的是，所有检测到的WT和Delta变体的S-RBD O-聚糖都被自信地单独分配给Thr323（图4B-C），这与之前关于WT S O-糖基化的研究一致。鉴于Delta上的突变数量比Omicron少，因此O-糖位点Thr323在Delta和WT变体之间保持保守也就不足为奇了。另一方面，Omicron变体产生了熟悉的Thr323 O-糖位点和一个新的Thr376 O-糖位点（b6012+和b525+），对应于核心1 O-糖型（图4D）。该Thr376 O-糖位点在残基373处与脯氨酸相邻，这与先前关于脯氨酸附近O-糖基化频率增加的报道一致。这种特殊的Pro373是Omicron变体特有的位点特异性突变，很可能是产生这种新O-糖位点的原因。实验还发现，与T323相比，Thr376位点的占有率较低（30%），并且仅被可靠地分配给丰富的核心1 O-糖基。此外，尽管为变异体指定的O-糖型是HEK293细胞表达的S-RBD特有的，但已知HEK293表达模型可反映病毒体预期的糖基化位点。图4 通过自上而下的MS/MS进行S-RBD O-糖定位。（A）对应于WT、Delta和Omicron S-RBD变体的核心1型聚糖的片段映射。蓝色N表示PNGase F处理后的脱酰胺作用。特定的Omicron残基突变用粉红色表示。（B-D）代表性的自上而下MS/MS CAD片段离子，包括完整的（B）WT（b71+和b17311+）、（C）Delta（b71+和b22312+）和（D）Omicron（b51+、b182+、b71+、b17311+）变体。WT和Delta变体在Thr323处显示完全的O-糖苷占据。发现Omicron变体同时具有Thr323（b51+和b182+）和Thr376（b71+和b17311+）。本文首次阐明了SARS-CoV-2 Omicron和Delta变异体中发现的O-糖型结构异质性。与WT或Delta相比，Omicron变体的核心2型O-糖型的利用率显著提高。此外还鉴定了一种新的Omicron S-RBD特有的Thr376 O-糖位点。这种自上而下的MS方法是对传统结构方法的补充，并为SARS-CoV-2 S-RBD蛋白形式的表征提供了无与伦比的分辨率。撰稿：夏淑君编辑：李惠琳文章引用：doi.org/10.1101/2022.02.09.479776

大家好，本周为大家分享一篇发表在Current Opinion in Structural Biology上的文章，Understanding glycoprotein structural heterogeneity and interactions: insights from native mass spectrometry，通讯作者是英国牛津大学化学系的Carol V . Robinson教授。　　蛋白质糖基化的过程会产生具有多种组成、连接和结构的聚糖，这些聚糖具有多种生物学功能。哺乳动物的主要两类糖基化修饰为 N糖和粘蛋白型O糖(图1 a,b)。N-聚糖的分支结构、单糖延伸、岩藻糖基化和唾液酸化是主要特征 粘蛋白型O-聚糖根据其核心结构分为四类。解读聚糖异质性对于了解糖蛋白的结构和功能至关重要。高分辨率nMS在完整水平上提供聚糖组成的全景图，并且将糖蛋白结构的异质性与相互作用的化学计量和功能联系起来。这篇文章集中讨论了利用nMS阐明糖蛋白结构异质性和生物分子功能的最新进展。　　图1 糖基化特征可以用native MS方法表征　　一、描绘糖型组成异质性　　糖蛋白的主要特征包括聚糖占据、N-聚糖分支/延伸、岩藻糖基化和唾液酸化。通过native MS 和糖蛋白组学的方法表征人胎球蛋白糖型，native MS确定全局宏观和微观异质性，而糖蛋白组学描述了位点特异性糖基化信息，可以根据特定于位点的信息对蛋白native MS谱中每种糖型的详细组成进行注释(图1c)。　　使用凝集素的亲和纯化质谱(AP-MS)有助于靶向分析糖蛋白上具有感兴趣结构的糖型。例如，特异性识别α1-3岩藻糖残基的凝集素 (AAL)，揭示了人类α1-酸糖蛋白(AGP)上的 α1-3岩藻糖残基的化学计量 使用与糖基β1-6分支相互作用的凝集素PHA-L，表明 β1-6 分支在所有 AGP 糖型上的普遍存在。　　外切糖苷酶处理在糖组学中广泛用于区分具有不同键的单糖残基。一项最近的工作使用了α-神经氨酸酶、β-半乳糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和α-岩藻糖苷酶的组合外切糖苷酶，揭示了 AGP 在完整糖蛋白水平上核心和触角岩藻糖基化的化学计量。对于同时具有 N-连接和 O-连接聚糖的高度糖基化生物治疗药物，例如依那西普、使用外切糖苷酶、内切糖苷酶和蛋白酶的综合酶处理对于全面了解糖蛋白的整体异质性至关重要(图2)。　　图2 (a) 依那西普的结构 (b) 唾液酸酶(一种外糖苷酶)和PNGase F(一种内糖苷酶)处理的依那西普的native MS。　　2、描绘结构异质性　　蛋白质O-糖基化在许多细胞表面蛋白质中普遍存在，如 SARS-CoV-2 刺突蛋白受体结合域 (S-RBD)，该蛋白具有核心 1 和核心 2 粘蛋白型O糖。最近的一项突破将软着陆 MS 和扫描隧道显微镜 (STM) 相结合，能够对单个聚糖的构象和结构进行成像。　　以前的报告表明，N-聚糖分支和核心岩藻糖基化受到糖基化位点局部构象的限制，远离蛋白质表面的唾液酸化和末梢岩藻糖基化被认为受蛋白质骨架结构的影响较小。随着 nMS 分辨率的进步，通过比较位点特异性和全局异质性直接重新审视这一假设是可行的。如果每个位点上的糖基化事件是独立的，那么全局异质性应该与位点特异性信息一致。对于核心岩藻糖基化IgG和携带简单 N糖的人胎球蛋白，位点特异性糖基化完美地解释了整体异质性。然而，最近对高度分支和唾液酸化的 rhEPO 和 S-RBD 的研究表明，糖基分支上唾液酸化打破了native MS 和糖蛋白组学数据之间的这种相关性。因此，这些情况表明唾液酸化并非完全独立于所有糖基化位点。　　3、破译N聚糖生物合成途径 监测N-聚糖宏观和微观异质性提供了对其生物合成途径的见解。N-聚糖分支由一系列N-乙酰胺基葡萄糖转移酶催化，它们将单糖依次连接到糖基的不同分支上。对敲除了个别N-乙酰胺基葡萄糖转移酶基因的细胞表达的糖蛋白进行分析，可以揭示糖基的生物合成偏好。除了N聚糖的分支合成以外，岩藻糖基化过程也可以通过native MS揭示。人类AGP最多能携带11个岩藻糖, 用连续的外切糖苷酶消化和native MS来区分 AGP 上的核心和分支岩藻糖基化N-聚糖，揭示了岩藻糖基化在完整糖蛋白水平上的联系和化学计量(图3)。　　图3 (a)人AGP结构。(b)外切糖苷酶处理可区分AGP上N糖的核心和分支岩藻糖基化。(c) 外糖苷酶消化的AGP的native MS揭示了在完整糖蛋白水平上岩藻糖基化的联系和化学计量学。　　四、将糖的异质性与糖蛋白相互作用联系起来　　通过保留完整的蛋白质与配体/药物的复合物，nMS 为蛋白质相互作用的化学计量和动力学提供了信息。AGP 与抗凝药物华法林的研究表明，单岩藻糖基化可减弱蛋白质-药物相互作用(图4)。　　图4 (a)人 AGP在其疏水袋中特异性结合抗凝药物(华法林)。 (b) 将 AGP-华法林复合物的native MS绘制为华法林浓度的函数 (c)华法林浓度和与华法林结合的非岩藻糖基化AGP或单岩藻糖基化AGP的百分数的对应曲线。非岩藻糖基化为蓝色，单岩藻糖基化为红色。 (d) 不同糖型解离常数的比较表明，N-聚糖分支和岩藻糖基化降低了 AGP 对华法林的亲和力。　　native MS的分辨率革命已经使糖组学、糖蛋白组学和top-down MS之间建立了联系，以揭示糖基的宏观异质性。未来，蛋白质糖基化的数学模型和多组学方法的整合将为我们理解“不可解析”的糖蛋白复合物提供新的思路。

p　　糖基化是普遍存在的翻译后修饰，蛋白质的糖基化模式决定了其结构、功能以及细胞识别和信号传导等过程，与细胞生理状态的动态响应、疾病的进程和状态密切相关。因此，对活细胞表面特定蛋白糖型的原位检测有助于加深对糖基化机制和蛋白功能的理解，也可为疾病特别是癌症的诊断和治疗提供靶标。/pp　　南京大学生命分析化学国家重点实验室的鞠熀先教授研究组自2007年以来，针对这一挑战性课题，先后在国家自然科学基金和973项目资助下，通过设计两表面一分子竞争识别策略和聚糖电化学检测芯片，提出细胞表面糖基原位检测的奠基性工作(J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 7224 Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 6465等)，曾获2013年教育部自然科学一等奖。同时，他们通过组装P-糖蛋白抗体功能化仿生界面，提出电极界面上细胞检测的新方法 并引入“化学选择性聚糖识别”，提出细胞表面多种聚糖的同时定量和聚糖密度的分析策略，该工作是2016年江苏省科学技术一等奖的主要内容。2015年以来，该研究组在细胞表面特定蛋白糖型的成像方法学研究方面取得重要的进展，发展了特定蛋白质上的糖基与多种糖型原位检测的系列方法(Chem. Sci., 2015, 6, 3769 Chem. Sci., 2016, 7, 569 Anal. Chem., 2016, 88, 2923 Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 5220)。近日，他们用核酸适配体(Apt)标记半乳糖氧化酶(GO)，利用Apt识别细胞表面的特定蛋白质和GO的活性“开关”，构建了一种局域聚糖化学重构策略，实现了活细胞表面特定蛋白的糖型成像。相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/fc3bb757-60dd-4e71-aa95-f9b4658441cc.jpg" title="176385_201706191504311.jpg"//pp style="text-align: center "图1. 局域聚糖化学重构策略的原理示意图/pp　　该局域聚糖化学重构工作的第一作者是2014级硕士研究生惠晶晶，丁霖副教授和鞠熀先教授为通讯作者。他们以MUC1黏蛋白为研究模型，首先利用Apt与MUC1的特异性识别将亚铁氰化钾抑制的GO定位至MUC1上。然后用铁氰化钾激活GO，催化氧化细胞表面MUC1的末端半乳糖/N-乙酰半乳糖胺(Gal/GalNAc)生成醛基，通过醛基-生物素酰肼的快速反应将FITC标记在目标Gal/GalNAc上，用化学反应活性作为信号报告系统实现了活细胞表面特定蛋白糖型的原位检测。与通常的糖代谢标记技术相比，局域聚糖化学重构策略操作简单，仅对目标蛋白上的聚糖进行标记，标记过程与细胞自身功能无关，避免了“代谢效率”的异质性问题，为不同细胞系特定蛋白上糖型表达的研究提供了重要的工具和方法模型。这是该课题组在细胞功能分子原位检测方法学研究领域的又一项重要进展。/p

强强联手应对生物制药分析的苛刻要求 盐湖城, 犹他州 - 2010年5月24日沃特世公司（WAT:NYSE）今天宣布已经与PREMIER Biosoft国际公司（帕洛阿尔托，加州）达成协议：双方携手推广该公司的SimGlycan软件以及沃特世质谱分析方案，用于多聚糖和糖肽分析。根据协议，沃特世将继续销售和支持其多聚糖质谱分析方案，而PREMIER Biosoft公司则将其软件卖给将使用沃特世SYNAPTTM和XEVOTM质谱平台进行多聚糖和糖肽分析的客户。通过利用PREMIER Biosoft的SimGlycan数据分析软件来扩展沃特世分离科学产品、质谱仪和超高效液相（UPLC）色谱柱方案，可以帮助生物制药企业获取生物药物关键信息，这些信息对于了解该药物的稳定性和安全性至关重要。糖基化的重要性引起了FDA法规的关注和监管多聚糖是随蛋白质翻译后连接在生物药物如蛋白质、多肽或单克隆抗体上的支链多聚糖分子。细胞中多聚糖加成和成熟反应的最终结果是不均匀的生物药物修饰，而不同的糖基化形式可对生物药物的有效性和安全性产生不同的影响。因此确定生物药物的糖基化位点和多聚糖的糖型及数量对于评价药物的有效性和安全性是必须的，由于存在各种不同的复杂多糖结构，对分析技术提出了很高的要求。另一方面，糖基化的一致性与否通常被作为一个灵敏度很高的标志，以此来判断制药公司是否对生物药物生产过程进行了有效的控制。为此，美国食品药品监督管理局FDA和其它法规机构也提出了相应的指导原则，要求对蛋白质药物糖基化进行更为严格的控制，这将使生物制药行业针对分析技术进行更大的投入，以便更好地分析和了解复杂的生物治疗药物。 关于沃特世的UPLC多聚糖分析方案沃特世UPLC多聚糖分析方案由ACQUITY UPLC BEH多聚糖分析专用色谱柱配合带荧光检测器的ACQUITY UPLC系统组成，用于分析2-氨基苯甲酰胺（2-AB）或其它荧光试剂标记的生物药物经酶处理后得到的多聚糖混合物。UPLC多聚糖分析方案提供比HPLC方案更好的分析结果，具有重现性好、分离度高、灵敏度高且分析速度快的特点，能够帮助实验室分析检测多聚糖的同分异构体（质量数相同、但保留时间不同），进行不同种类多聚糖如高甘露糖、中性以及唾液酸化的多聚糖分析，并同时对相对丰度很低的多聚糖进行分析（相对于其它多聚糖来讲）。沃特世UPLC多聚糖分析方案配合沃特世质谱仪器使用可以对多聚糖结构进行确证。作为MS/MS数据分析的工具，SimGlycan软件可预测蛋白质分子上的多聚糖结构、对其进行评分并生成一个与得到的质谱图信息最接近的可能的多聚糖列表。SimGlycan数据库是一个巨大的包含8,553种多聚糖信息的关系型数据库，并持续不断地更新其它新发表的多聚糖信息，可支持糖肽和多聚糖分析。 关于PREMIER Biosoft国际公司（www.premierbiosoft.com ）成立于1994年，由计算机科学家和生物学家领导，专注于制造用于生命科学研究的最尖端的直观软件。该公司的目标是研究生命科学中最新的创新型技术并将其转化为软件产品以辅助研究。关于沃特世公司（www.waters.com ）50年来，沃特世公司（NYSE:WAT）通过提供实用且可持续的创新，实现了全球医疗保健、环境管控、食品安全、水质监测等领域的显著进步，为基于实验室的许多机构创造了商业价值。 沃特世的技术突破和实验室解决方案开创了分离科学、实验室信息管理、质谱技术和热分析的相互组合，为客户提供了一个持久成功的平台。 沃特世公司2009年的收入达15亿美元，员工人数达5,200人；公司正在帮助全球客户推进科研进程，并为其提供绝佳的操作体验。

同样是RNA病毒，为什么学者们能很快研发针对COVID-19的疫苗，而艾滋病疫苗却迟迟没有面世？白血病之前是一种绝症，为什么像现在可以被治愈了？您知道吗，这些重大医学问题或进展，都与“糖医学”这个概念息息相关。一个由澳大利亚伊迪斯科文大学（Edith Cowan University）领导的跨国研究团队揭示了糖医学领域的最新研究进展。澳大利亚埃迪斯科文大学副校长、英国皇家内科医生协会公共卫生学院院士（FFPH）王嵬教授领导的这项研究显示，生命需要的不仅仅是核酸和蛋白质，糖分子可能是超越分子生物学中心法则（central dogma of molecular biology）的另一种生命密码。澳大利亚埃迪斯科文大学副校长、英国皇家内科医生协会公共卫生学院院士（FFPH）王嵬教授王嵬教授认为，生命有四个重要的大分子：遗传物质（DNA和RNA）、蛋白质、糖类和脂质。前二者更被公众熟知，遗传物质——核酸像复印机一样，原封不动地把信息转移到蛋白质并用蛋白质表现出来，就是人们所称“转录”及“翻译”过程。“转录及翻译执行了我们生命的过程中最基本的定律，这就叫做中心法则。”他说。王嵬教授介绍，中心法则是遗传学的一个伟大法律，相关研究曾数次获得诺贝尔奖。“但是，在这个过程中，后两种关键成分——糖和脂却在生物学的中心法则中缺失了。”“我们提出糖可以作为第三个生命密码，这就是我们说的旁中心法则。”医学科学的新维度作为一个新的学科，糖医学的研究是为了更好地针对疾病作出诊断，并基于糖医学的方式开发潜在药物、根据个体的“糖档案”选择处方和剂量，对患者进行药物预防、干预和治疗。王嵬教授表示，糖除了作为能量来源、细胞的重要组成成分之外，还有非常广泛的生理学意义。因此，糖医学在健康、亚健康和疾病诊治领域发挥关键作用。“比如糖尿病，患者的胰岛素不能充分利用这些生命分子，所以糖代谢异常。”“为什么遗传基因这方面已经谈了这么多，为什么我们目前还不能治愈糖尿病呢？”他说，“我们把基因、把常说的蛋白，从生命水平去干预不就可以了吗？现在，我们通过对于基因组和蛋白组的理解，人们束手无策。”而旁中心法则和糖医学可能为这一疗法的治愈提供新曙光。与此同时，糖医学还可以应用到人们关注的其他方面。为什么在疫情中，科学家们很快就推出了针对COVID-19的疫苗；而艾滋作为一种古老的、影响人类健康的病毒，却迟迟没有治愈方法？王嵬教授解释称，这就涉及到糖医学的具体应用。举一个简单的比喻，艾滋病毒的遗传物质像穿了棉袄一样，盖着一层很厚的糖基；而现在的新冠病毒，就像穿了一件糖基的背心。“病毒就是这样，有些‘穿得厚’，有些‘穿得少’，”他说，“我们马上就识别COVID-19它‘穿得少’，所以我们马上就有了疫苗的研发，目前甚至到了药物、单抗的研究。”再例如白血病，研究人员可以“利用糖的生物工程对单抗的修饰，把针对白血病的单抗的效率提高十倍、百倍。”因此，白血病再也不是人们印象中的“不治之症”了。下一步研究方向旁中心法则是研究团队提出的崭新的理论，王嵬教授表示，这一假说已经有部分实验依据作为支撑。“比如在中心法则中，在反转录之外，之前从来没有实验证实过核酸能被糖修饰，因为糖是‘下游’的。而现在，已经有试验可以证实这一点，证实小的RNA（Small RNA）能被糖修饰，而且是在细胞膜表面。”由于涉及多种酶，这个概念和过程可能看起来繁琐而复杂。但是这是一个高度有序的过程，每种酶都由糖基因编码。因此，糖基因的中断或任何相关酶的缺乏，都可能导致先天性的糖基化障碍疾病。除此之外，旁中心法则还关注环境、行为及其对糖基因的互相影响和作用。“我们体内的糖是一个动态的生化指标，反应了生命活动的真正状态，也回答了糖为什么这么重要这个问题。”“现在有的只是这些实验，大家们有一个理论框架把它们聚合在一起。我们提出这个法则，糖只是一个重要的方面之一。”他说，“现在我们现在要进一步验证这一理论框架，就像有了骨头，我们要把肉填上去。”

糖是组成生命体的四大类重要分子之一，糖蛋白质是由糖链与肽链中的特定氨基酸残基以糖苷键共价连接而成的蛋白质。糖蛋白质普遍存在于生物体内，在很多生命过程中起着重要作用，如蛋白质的折叠、细胞之间的相互识别、炎症反应等。同时，糖基化修饰在疾病中，特别是肿瘤的发生、发展和转移过程中也起到重要作用，许多疾病诊断标志物及治疗的靶标都是糖蛋白质。糖蛋白质组学和糖组学的研究具有重要的科学意义。以基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)和电喷雾质谱(ESI-MS)为代表的生物质谱技术，因具有快速、灵敏、可提供结构信息等优点，已成为糖蛋白质组和糖组分析的重要工具。　　由复旦大学杨芃原教授团队撰写的综述文章“质谱技术在糖蛋白质组学与糖组学方面的研究进展”发表于2016年第3期的《国家科学评论》。这篇综述论文系统介绍了近年来以质谱为核心的糖蛋白质组和糖组的研究策略和方法，以及该领域重要的生物和临床发现。重点讨论了国内糖蛋白质组学和糖组学研究团队在糖蛋白质和糖链的分离富集、糖链的衍生，糖链和糖蛋白质的质谱碎裂技术，糖链及糖蛋白质序列组成分析的软件技术等方面的进展，并分析了基于质谱技术的糖蛋白质组和糖组研究的关键问题，展望了该领域未来的发展趋势。　　杨芃原教授团队在基于质谱的糖蛋白质组学和糖组学方面展开了系统的研究。他们发展了一系列糖蛋白质/糖链富集和质谱定性的新方法，建立了基于复合纳米材料的富集新方法，基于新的共价反应的富集新策略，以及基于协同富集思路的富集新流程 建立了一系列糖蛋白质/糖链的质谱定量新方法，提出了酶促去糖链过程中的标记定量新方法和糖蛋白质组在蛋白质水平、糖基化程度水平及糖链水平的同时定量新方法等 开发了高通量糖蛋白质质谱检索的新算法等。这些工作提升了中国糖蛋白质组学和糖组学的研究水平，为糖蛋白质组学和糖组学研究提供了新的研究方法。