蛋白糖基化是蛋白翻譯后修飾之中最為復(fù)雜的一類修飾，在藥物研發(fā)和新的藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)中頗具應(yīng)用前景。然而，與生物系統(tǒng)中蛋白質(zhì)糖基化的多樣性相比，聚糖分析的工具仍然有限，直接限制了蛋白糖基化在藥物研發(fā)中的應(yīng)用。中國科學(xué)院上海藥物研究所文留青課題組前期發(fā)展了基于生物素探針分子和糖苷內(nèi)切酶的可逆標(biāo)記策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)核心巖藻糖的可逆標(biāo)記研究，在組學(xué)水平上解析了蛋白核心巖藻糖糖基化在細(xì)胞表面的分布。然而，該團(tuán)隊(duì)在利用先前報(bào)道的方法對(duì)更復(fù)雜的生物學(xué)樣本進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，由惡唑環(huán)化的生物素探針分子引起的非特異標(biāo)記反應(yīng)。
上海藥物所文留青課題組與周虎課題組發(fā)展了基于溫敏材料（PNIPAM）探針分子的新一代標(biāo)記方法。實(shí)現(xiàn)了在多肽水平上對(duì)細(xì)胞內(nèi)兩種重要的蛋白糖基化（核心巖藻糖基化和O-GlcNAc糖基化）的同步精準(zhǔn)解析（又名“一石二鳥策略”）。相關(guān)以Two Birds One Stone” Strategy for the Site-Specific Analysis of Core Fucosylation and O-GlcNAcylation為題，作為當(dāng)期封面，在線發(fā)表在《美國化學(xué)會(huì)志》（JACS）上。
科研人員利用新建立的富集策略，研究三種腫瘤細(xì)胞系的糖蛋白組學(xué)，獲得了比多數(shù)報(bào)道方法更多的蛋白糖基化位點(diǎn)數(shù)。組學(xué)結(jié)果顯示，核心巖藻糖基化主要與細(xì)胞表面和細(xì)胞外基質(zhì)的功能相關(guān)，而O-GlcNAc糖基化主要與細(xì)胞核和DNA轉(zhuǎn)錄過程相關(guān)。保守的糖基化位點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)，核心巖藻糖蛋白主要與PI3K-Akt信號(hào)通路相關(guān)，而O-GlcNAc糖蛋白主要與Notch通路相關(guān)。這與此前報(bào)道的研究結(jié)果吻合，進(jìn)一步佐證了該方法的可靠性。該方法是在多肽水平對(duì)目標(biāo)樣本進(jìn)行標(biāo)記和富集，因而具有更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，例如，可實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤組織樣本的分析。
上述成果為活細(xì)胞中復(fù)雜糖基化修飾的解析提供了經(jīng)濟(jì)、便捷和有效的研究工具，有助于推動(dòng)糖基化的化學(xué)酶法標(biāo)記策略在蛋白糖基化的功能研究和潛在藥物新靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)等方面的應(yīng)用。研究工作得到臨港實(shí)驗(yàn)室、上海市和國家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持。
“一石二鳥”策略解析核心巖藻糖基化和O-GlcNAc糖基化位點(diǎn)
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