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可识别糖 - 蛋白质附着的新分子工具

该方法能够帮助确认癌症等疾病的新标记

Johns Hopkins Medicine

约翰�霍普金斯大学医学院的研究人员开发出一种他们称为EXoO的新分子工具,它可以解码蛋白质上的特定的糖的附着位点,而这种改变可能是由疾病导致的。该研究发表在Molecular systems Biology(《分子系统生物学》)上,介绍了该工具的开发过程及其在人体血液、肿瘤和免疫细胞上的成功应用。

人类细胞制造的所有蛋白质中有一半附着糖分子,其中以N-聚糖和O-聚糖最为常见。目前O-聚糖由于没有足够的工具进行识别而难以开展研究。此外,虽然蛋白质是根据DNA蓝图编码和制造的,但蛋白质上是否附着糖分子以及附着的糖分子数量却有所不同,尤其是在疾病的情况下。

约翰�霍普金斯大学医学院的病理学助理研究员Weiming Yang博士表示:�糖生物学领域,所面临的最大挑战就是确定哪些糖,与哪些蛋白质,在什么位点结合。我们现在已经开发出一种可靠的方法来做到这一点。此外,我们已经证明EXoO可以用于所有类型的样本,包括组织、体液和细胞。�

该研究小组曾开发出一个名为OpeRATOR的程序用于研究其它糖连接蛋白和细菌酶,它可以在O-聚糖的附着位点切割蛋白质。如今,他们利用这个程序与大量不同的反应结合又开发出了EXoO。简而言之,此方法首先将蛋白质样品消化成较小的片段,然后将这些片段连接到固体支持物上,用OpeRATOR酶处理,其在O-聚糖附着位点释放小块蛋白质,然后分析那些小块蛋白质以确定糖附着的位置。

Yang 表示:�这种方法非常好。我们证明了EXoO是第一个可以识别聚糖附着位点以及该位点附着的特定聚糖的有效工具。�

为确定新程序的有效性,研究小组首先将EXoO用于一个已充分研究的乙二醇 - 胎儿小牛蛋白,该蛋白已知含有6个潜在的O-聚糖附着位点。通过EXoO检测该蛋白质后,研究小组确认了所有六个已知位点,并发现了第七个位点。

研究小组随后研究了EXoO是否可以用于更大的复杂蛋白质混合物。他们将EXoO方法用于研究正常肾脏样本、3名肾透明细胞癌患者的癌变肾脏样本、以及T细胞和血清。在肾组织中绘制出2,804个含O-聚糖蛋白质的35,848个蛋白质片段,有来自592个蛋白质的1,781个附着位点。在T细胞中能够在1,982个含O-聚糖蛋白质上绘制4,623个蛋白质片段,有来自590个蛋白质的1,295个附着位点。在血清中可绘制1,060个O-聚糖蛋白质的6,157个蛋白质片段,有306个总蛋白质的732个附着位点。

他们将这些数据与三个不同糖蛋白组数据库中由其他团队完成的数据进行比较,结果显示,有2,580个从未报告的O-聚糖位点,较已知位点增加94%。

研究人员在比较正常和癌变的肾组织时发现了56种蛋白质的O-聚糖附着在前述两种组织中有所不同。与正常细胞相比,在肿瘤细胞中的两种已知与肾癌无关的蛋白质上发现了新的变化。研究人员说,这些结果表明O-聚糖对蛋白质的附着是动态的,并且可能具有很高的疾病特异性。

约翰�霍普金斯大学医学院病理学教授Hui Zhang博士是这份报告的资深作者,他表示:�我们希望这个工具对于研究人员以及研究正常生物学和疾病中O-连接糖基化的相关人士能有所帮助。�

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该文章的其他作者均为约翰�霍普金斯大学医学院的研究人员,包括 Minghui Ao,Yingwei Hu,Qing Kay Li(M.D., PhD)和Hui Zhang(PhD)。

研究报告未披露相关的财务信息。

该研究获得以下机构的支持:国家过敏和传染病研究所,国家癌症研究所的早期检测研究网络、临床蛋白质组学肿瘤分析联盟,国家心肺和血液研究所的糖类科学卓越计划,amfAR(以生物工程治愈艾滋病的艾滋病研究基金会)

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