共价有机骨架功能材料及其在糖肽选择性富集中的应用

蛋白质糖基化是生物体中最重要的翻译后修饰手段之一,糖蛋白/糖肽的有效分离和富集成为目前糖蛋白组学研究的首要问题.对于复杂的生物样本,糖蛋白的数量较少,酶解后大量高丰度非糖基化修饰肽的存在,使得低丰度糖肽的检测更加困难.因此,需要一些手段来有效地富集糖肽以提高其检测丰度,发展高选择性的糖肽富集材料及方法就成为在分子水平上...     

用于N-糖肽/糖蛋白分离富集的新型材料

蛋白质糖基化在调节各种复杂的生物过程中,如分子识别、免疫应答和蛋白质折叠等起着至关重要的作用。由于糖肽/糖蛋白在复杂生物样品或临床样品中丰度较低,进行糖蛋白组学分析前往往需要进行目标蛋白的分离富集。研究开发具有高效糖蛋白分离富集能力的新型材料对糖蛋白/糖肽的研究具有重要意义。近年来报道了许多新型糖蛋白分离富集材料,如有机高分子材料、生物基材料、新型有机骨架材料和新型功能复合材料等。这些材料因其结构、生物相容性和理化性质等特点,从不同层面推动了糖蛋白分离富集技术的发展。本文就目前国内外有关糖肽/糖蛋白分离富集的新型材料进行了总结和讨论,并对其未来发展提出展望。     

糖蛋白/糖肽的分离富集方法*

蛋白质糖基化是一种重要的翻译后修饰,糖基化对蛋白质的结构和功能有着重要的影响。目前,作为蛋白质组学的一个组成部分,糖蛋白质组学是备受关注的研究热点。而从复杂的生物样品体系中富集糖蛋白/ 糖肽是蛋白质糖基化研究的重点和难点,本文就糖蛋白/糖肽分离富集方法的研究进展和应用作了简要概述。这些方法包括常用的凝集素亲和法、硼酸法、肼化学法和亲水作用法,还包括分子筛法、强阳离子交换法等新方法。     

基于纳米粒子的糖蛋白/糖肽分离富集方法

蛋白质糖基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,糖基化对蛋白质的结构和功能有着非常重要的影响。在血清或者组织提取液中,一些低浓度的糖蛋白/糖肽是具有高度临床灵敏性和特异性的生物标记物,这些生物分子可能对疾病发生机理探讨、疾病标记物发现及蛋白类新药开发提供重要信息。由于糖蛋白/糖肽的丰度低,从复杂的生物样品中高选择性富集糖蛋白/糖肽一直是糖蛋白组学的难点和重点。纳米结构的材料因其大比表面积、丰富的活性亲和位点和特殊结构,已经广泛应用于糖蛋白/糖肽的分离富集中。本文对基于金、SiO₂、TiO₂、Fe₃O₄、金刚石和聚合物纳米粒子为载体的糖蛋白/糖肽分离富集方法的研究进展作了简要概述,并且阐明了糖蛋白/糖肽分离富集方法所面临的挑战,最后,对其未来发展方向做了展望。     

人尿液外泌体蛋白质组的糖基化修饰分析

人体尿液外泌体糖基化修饰可反映多种生物信息,发展规模化的鉴定方法对深入研究其功能至关重要。本研究针对尿液外泌体糖基化修饰提取富集的关键问题,发展了一种结合EVTRAP磁珠(Extracellular vesicles total recovery and purification)和点击麦芽糖材料两步提取富集的研究策略。基于外泌体的磷脂双分子层的特点,利用亲脂性EVTRAP磁珠从30 mL尿液中有效提取外泌体,经裂解和酶解后,再基于糖肽糖链部分的亲水性特点,结合同样具有亲水性的点击麦芽糖材料对蛋白酶解液中的糖肽进行有效富集,利用液相色谱-串联质谱联用(LC-MS-MS)技术对尿液外泌体全蛋白和糖基化修饰进行检测鉴定。最终鉴定到1925种非冗余尿液外泌体蛋白质和14233条肽段,实现了对尿液外泌体的有效提取;同时鉴定到来自88种糖蛋白的468条非冗余的糖肽,对应修饰于135个位点上的95种不同糖链组成,实现了对尿液外泌体糖基化蛋白质组的规模化鉴定,并从糖蛋白修饰异质性和糖基化类型的角度进行整理分析,为尿液外泌体糖基化修饰的研究提供了更有效的分析方法。     

氧化石墨烯固定化凝集素的制备及在糖蛋白/糖肽富集中的应用

生物体内蛋白质的糖基化修饰调控着细胞识别、细胞黏附和迁移以及免疫应答等多种生理过程,并与多种人类重大疾病的发生、发展密切相关。因此对蛋白质糖基化修饰的鉴定,不仅能够为生物学机理研究提供重要信息,对疾病诊断标志物和治疗靶标的发现也至关重要。然而在复杂生物体系中,大多数糖蛋白为低丰度蛋白质,其含量与现有质谱仪器的检测灵敏度之间存在较大差距,所以对含有不同糖型结构的糖蛋白进行全面/高效的富集,是实现高灵敏度糖蛋白鉴定的必由之路。凝集素富集作为一种有效的糖蛋白富集方法,已在糖蛋白质组学研究中得到了广泛的应用。针对现有凝集素功能化材料存在负载量偏低以及富集效率有限等问题,我们制备了两种以氧化石墨烯(GO)为载体的新型固定化凝集素,利用GO比表面积大,功能基团含量高,分散性、化学稳定性好等特点,实现了高负载量的凝集素固定(GO-ConA 2.073 mg/mg, RSD=1.0%; GO-WGA 1.908 mg/mg, RSD=0.14%)。同时考察了材料的可重复使用性与稳定性:每隔3天测一次同一GO-lectin材料对对应糖蛋白的富集效果,可以看出材料合成两周内富集效果都>200 μg/mg。将该GO-lectin成功应用于糖蛋白、糖肽的选择性富集,在糖蛋白质组学研究中体现出良好的应用潜力。     

功能化磁性纳米材料在糖蛋白及糖肽富集中的研究进展

蛋白质糖基化作为最重要的翻译后修饰之一,在生物体诸如细胞信号转导、蛋白质翻译调控、免疫应答等诸多生命过程中发挥重要作用。此外,蛋白质的异常糖基化还与肿瘤等疾病的发生发展密切相关,这为以糖蛋白为目标的疾病生物标志物的发现提供了可能。尽管质谱已经成为糖蛋白质组学的重要分析工具,但糖肽的低丰度和低电离效率使得其直接质谱分析仍面临挑战。在糖蛋白质组学研究中,从复杂的生物样品中富集糖蛋白和糖肽是重要的环节。磁性固相萃取(MSPE)是一种操作简单、成本低和萃取效率高的样品预处理方法。在磁性固相萃取中,磁性吸附剂是影响萃取效果的关键,将功能化磁性纳米材料作为吸附剂进行糖蛋白质组学研究已经得到广泛应用。该文综述了糖分子、离子液体、凝集素、硼酸亲和配体、金属有机框架、共价有机骨架等功能化磁性纳米材料的制备及其在糖蛋白及糖肽富集中的应用。上述功能化磁性纳米材料具有高比表面积、大量作用位点等特点,其富集机理包括亲水相互作用色谱、凝集素亲和作用色谱、硼酸化学法和肼化学法等,主要应用于血清、血浆、细胞、组织、唾液等样品的糖蛋白和糖肽的富集。该文引用了近十年来发表的约90篇源于科学引文索引(SCI)与中文核心期刊的相关论文,并于文末对磁性纳米材料在糖蛋白和糖肽富集领域的发展趋势进行了展望。     

半胱氨酸基麦芽糖修饰亲水硅胶的制备及其对糖肽的富集

糖蛋白与糖肽在复杂生物体系中丰度一般较低,为了在糖蛋白质组学研究中深入和全面分析鉴定糖基化位点与糖链,通常需要进行富集前处理操作。该文设计并合成了一种半胱氨酸基麦芽糖修饰亲水硅胶分离介质(Cys-Mal@SiO_2),将其装填入固相萃取柱中制备新型亲水固相萃取柱。在以人免疫球蛋白G酶解液为样品进行富集鉴定时,Cys-Mal@SiO_2鉴定糖肽的质谱信号强度和信噪比比半胱氨酸修饰硅胶(Cys@SiO_2)、麦芽糖修饰硅胶(Mal@SiO_2)和商品化ZIC-HILIC更高。在复杂的鼠肝蛋白质提取物的糖蛋白质组学分析中,Cys-Mal@SiO_2共鉴定出1 551条糖肽,属于466个糖蛋白的906个N-糖基化位点,比Cys@SiO_2和Mal@SiO_2鉴定糖肽数、蛋白质数和N-糖基化位点数分别多211、67、127个和289、76、193个。将Cys-Mal@SiO_2成功应用于低丰度糖肽的选择性富集与鉴定,在糖蛋白质组学研究中体现出良好的应用潜力。     

基于整体柱的糖基化蛋白质分离富集方法的研究进展

蛋白质糖基化作为一种重要的翻译后修饰,不仅可以反映机体的健康状况,还可以充当药物治疗的靶点。因此,阐明蛋白质糖基化的修饰规律对疾病的诊断和治疗具有重要意义。然而,生物样品中糖基化蛋白质相对丰度低,复杂程度高,动态范围宽,适宜的样品前处理步骤必不可少。近年来,整体柱因具备分离快速、灵敏、高效、生物兼容性好等优点,在糖基化蛋白质分离富集领域得到了广泛关注。本文对近年来基于整体柱的糖基化蛋白质分离富集方法的研究进展进行了评述,并对其未来发展趋势进行了展望。     

基于ConA富集和LTQ-FT质谱鉴定的小鼠肝脏内质网N-糖蛋白质组研究

糖基化修饰是生物体内复杂和重要的蛋白质翻译后修饰方式之一.N-糖基化蛋白质在内质网中进行合成的过程中,所有的N-糖链都以甘露糖和葡萄糖结尾,而凝集素ConA对以甘露糖结尾的糖链有较高的亲和性,可以用来富集在内质网中合成的N-糖蛋白质.本文据此提出了一种基于内质网分离和凝集素ConA富集的复杂样品N-糖基化位点研究策略.通过使用高准确度的质谱线性离子阱-傅立叶变换回旋离子共振质谱对N-糖蛋白质进行鉴定,并对N-糖基化位点进行确定.我们采用模式生物C57BL/6J肝脏作为生物样本,在生物水平和质谱水平分别进行了3次重复,共鉴定了212个N-糖蛋白质的323个N-糖基化位点.在这些蛋白中,131个是Swissprot库中已确认的N-糖蛋白质.此方法富集的糖蛋白,糖型统一,有利于样品的分离和PNGaseF酶切作用,提高了鉴定的效率.对鉴定的212个N-糖蛋白质的定位和功能进行了分析,本文鉴定的N-糖蛋白质对现有的鼠肝N-糖蛋白质数据库进行了有效的补充.     

水溶性硼酸亲和富集材料的制备及基于酶联免疫吸附法检测人肝微粒体糖蛋白的应用

生物样品中的糖蛋白丰度低,且在检测中易受到其它非糖蛋白的抑制和干扰,需在分析检测前对糖蛋白进行富集,但常规的基于固相材料的糖蛋白富集方法不易与生物技术中最经典的酶联免疫吸附法(ELISA)兼容.本研究以树枝状聚合物PAMAM 4.0为载体, 结合硼酸亲和技术,制备了新型水溶性硼酸亲和富集材料(DBC),并将其应用于基于ELISA的人肝微粒体中糖蛋白的检测.采用标准糖蛋白对DBC富集条件进行优化,然后考察其灵敏度和抗干扰能力,将优化后的方法应用于复杂样品人肝微粒体糖蛋白富集.结果表明,DBC对糖蛋白的富集选择性可高达100000倍,可将糖蛋白的富集信号提高100倍.以DBC为富集材料,与ELISA分析技术相结合,只需一步简单的孵育,即可实现生物样品中糖蛋白的高灵敏度、高选择性检测,为疾病相关的糖蛋白组学研究提供了一种有效的检测手段.     

凝集素亲和法在糖蛋白癌症生物标志物分析和检测中的应用

糖蛋白在调节生物体内各种生理过程中具有重要作用,异常的蛋白质糖基化通常与癌症等疾病的发生和发展有关,许多糖蛋白可作为癌症早期诊断或预后监测的生物标志物.在进行糖蛋白质谱分析鉴定前,从复杂生物样品中有效分离富集糖蛋白是必要的步骤.凝集素对某些特定的糖蛋白具有选择性,凝集素亲和法被广泛用于糖蛋白的分离富集.本文以4种发病率...     

N-糖基化蛋白质组样品富集策略的研究进展

蛋白质的糖基化是生物体内重要的蛋白质翻译后修饰之一,但其丰度通常较低,糖基化蛋白质酶解肽段中仅有2%~5%为糖基化肽段,因此,为实现糖基化蛋白质组的深度覆盖分析,对糖基化蛋白质/肽段进行富集是非常必要的。该文对糖基化蛋白质组样品不同富集方法的原理、特点以及最新研究进展进行了综述,同时也对N-糖基化蛋白质组学富集策略的发展前景进行了展望。     

利用亲水富集策略分析人血浆中N-糖基化蛋白及N-糖类型

蛋白质的N-糖基化是最重要的翻译后修饰之一,许多已知的血浆肿瘤诊断标志物及治疗靶标都是N-糖基化蛋白。针对血浆的糖蛋白质组研究有利于发现新的蛋白标志物。然而,血浆蛋白质浓度分布的动态范围非常宽,且同一位点上的糖链存在微观不均一性,影响了血浆中糖蛋白的鉴定效率。本文利用亲水材料ZIC-HILIC制备亲水富集柱分别对人血浆中的N-糖链和N-糖肽进行富集,并结合碱性反相色谱进行肽段的预分离和高准确度质谱分析,最终在健康人的血浆中鉴定到了299个糖基化蛋白、637个糖基化位点,并识别出31种不同的糖型。在这些鉴定到的糖基化位点中,新发现有107个N-糖基化位点(占总位点数的16.8%)。本方法操作简单,可以有效富集N-糖肽和N-糖,为在血浆中寻找糖蛋白和糖链生物标志物提供了可靠的手段。     

新型二维氮化石墨烯材料高选择性富集糖肽

糖蛋白的分离和鉴定对研究其生物功能、筛选生物标记物和研发新型生物药等具有重要的意义.由于生物样品成分复杂多样,以及糖蛋白较低的丰度,使得糖蛋白的分离和鉴定十分困难,因此,发展高效的糖肽富集方法非常重要.新型二维材料氮化石墨烯(C2N)具有高比表面积、良好的亲水性和丰富的氮,为糖肽富集提供了可能.本研究制备了C2N材料用...     

小尺度4-巯基苯硼酸修饰纳米金粒子用于大鼠肝脏糖蛋白选择性富集和质谱鉴定研究

报道了利用硼氢化钠还原一步法合成小尺度巯基苯硼酸修饰的纳米金材料（尺寸约为3 nm）,合成方法简便快捷.利用纳米金表面的硼酸基团与糖蛋白/糖肽中顺式邻二羟基的酯化反应,成功实现了糖肽和糖蛋白的选择性富集.利用该材料对糖蛋白HRP酶解产物进行富集,经富集后糖肽质谱峰的信号强度提高近百倍;将该材料用于大鼠肝脏中糖蛋白的富集...     

基于固相萃取的微量糖蛋白糖基化修饰表征技术的建立

结合自制亲水固相萃取富集柱和生物质谱鉴定技术,实现了糖基化蛋白质核糖核酸酶B的糖含量测定、糖基化位点确认、聚糖富集及结构表征,以及不同糖型相对丰度分析。结果表明:其糖含量8.47%,糖基化位点为34位的Asn,糖链主要为5种高甘露糖型结构(Man5-9GlcNAc2)。所建立的HILIC富集技术,有利于针对微量生物样本,如生物工程药物糖蛋白及重要功能糖蛋白,开展位点特异性糖链结构解析,为糖蛋白质的药效或功能研究提供线索。     

4-巯基苯硼酸修饰二维二硫化钼纳米复合材料的制备及其用于N-糖肽特异性富集

蛋白质的N-糖基化修饰在多种生物过程中发挥着至关重要的作用,近年来的许多研究证实异常的蛋白质糖基化与多种疾病的发生发展密切相关,表明糖基化蛋白质具有较大的潜力成为新的生物标志物或者药物靶标。在样本的处理过程中,对N-糖基化肽段进行富集分离后再进行质谱分析已经成为糖蛋白质组学分析前的必要步骤。但是,由于复杂生物样本中N-糖基化肽段的丰度低和离子化效率差等问题,通过质谱鉴定N-糖肽仍然是一项艰巨的任务。研究通过将纳米金线(Au)、4-巯基苯硼酸(4-MPB)与超薄二维二硫化钼(2D-MoS₂)进行反应,成功制备了一种用于富集蛋白质N-糖基化肽段的新型功能纳米复合材料(MoS₂/Au/4-MPB)。二硫化钼纳米材料的层状结构可以为反应提供大量的可修饰位点,便于修饰纳米金线;功能基团4-巯基苯基硼酸对N-糖肽具有高度的选择性,可以对生物样品中N-糖基化肽段进行特异性富集。使用标准蛋白人免疫球蛋白G(IgG)和牛血清白蛋白(BSA)胰蛋白酶酶切产物对新型功能纳米材料的N-糖基化肽段的富集性能进行评估,其灵敏度达到5 fmol,选择性达到1∶1 000。...     

基于质谱的糖蛋白/糖链定量技术研究进展

糖基化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰。糖基化修饰的蛋白质在生命体内具有重要的生物学功能。研究糖蛋白含量以及蛋白上糖链变化对于阐明糖基化修饰的功能具有重要的意义,也是当今的研究热点。本文就糖蛋白和糖链定量方法的研究进展和应用做了简要概述。     

糖蛋白质组学中基于化学反应的富集方法研究进展

蛋白质糖基化是一种广泛存在的重要的蛋白质翻译后修饰,糖基化肽在总酶解肽中占的比例不超过5%,这使得糖肽的分离富集成为糖蛋白质组学研究发展的关键技术之一。在诸多糖蛋白质组富集技术中,化学方法是富集技术的主导,本文从化学反应的角度介绍糖基化蛋白质富集的技术进展。富集过程按照连接和释放分别讨论,在连接过程中,重点介绍硼酸化学法、肼化学法、胺化学法和肟点击法;在释放过程中,以N-糖蛋白的酶释放法和O-糖蛋白的β-消除法为主导,一并介绍了最新的氧化断裂释放的化学法。最后,讨论总体富集策略的发展现状。该文以糖蛋白富集的共价反应为核心,分析不同方法的优缺点以及各技术在糖蛋白质组学研究中的应用和贡献。