糖组学中糖蛋白糖链的研究技术及进展
糖组学--检测技术
百泰派克生物科技
糖组学
糖类物质与核酸、脂质和蛋白质一样，都是组成生物体的重要成分，对维持机体正常生命活动至关重要。
糖类物质不仅为生命活动提供主要能量，而且在细胞的构建、生物合成以及细胞生命活动过程中也发挥着重要的调控作用。
糖组学是以生物体、组织、细胞或者混合体系中的所有糖类物质为研究对象，分析和破解其所含的信息，研究它们的分子结构、表达水平、生物学功能以及与疾病之间关系等。
由于糖类物质本身结构的复杂性、无规律性以及相关研究技术的局限性，糖组学研究目前还处于起步阶段。
糖组学的研究内容涉及糖蛋白和糖脂上的糖组解析，因此，糖蛋白质组学研究也是糖组学研究的重要内容。
糖蛋白质组学主要对糖基化蛋白—糖蛋白进行表征，包括蛋白质糖基化位点以及每个位点上结合的糖链结构等，通过研究与糖链相互作用的蛋白质，分析糖链和糖结合蛋白相互作用的关联性，从而建立糖组学生物信息数据库。
百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Q ExactiveHF质谱平台结合Nano-LC，
提供糖组学分析服务技术包裹，可用于血浆/血清、细胞、组织或生物体表达的糖
蛋白的定性和定量检测，还可提供定制化的检测方案，欢迎免费咨询。
糖生物学领域的关键研究成果与未来发展趋势
糖生物学领域的关键研究成果与未来发展趋势糖生物学是研究生物体内糖分子的结构、功能和代谢等方面的学科。
在研究糖生物学的过程中，科学家们发现糖不仅仅是一种能量来源，它还在很多生物学过程中发挥着重要的作用。
越来越多的研究表明，糖生物学对于疾病的发生和治疗有着至关重要的作用。
下面，我们将介绍糖生物学领域的关键研究成果与未来发展趋势。
一、关键研究成果1. 糖基化修饰的发现糖基化修饰是指糖分子与蛋白质、脂肪等分子相结合形成复合物，这种修饰可以改变它们的结构和功能。
糖基化修饰已经被证明在很多生物学过程中起着关键的作用，比如细胞表面的识别和信号传递等。
2. 糖复合物的组成分析通过对糖复合物的组成分析，科学家们已经发现了很多糖复合物的结构和功能，比如肿瘤标志物等。
这些发现有助于人们更好地了解疾病的机制，为疾病的诊断和治疗提供了更多的可能性。
3. 糖代谢与疾病的关系对于糖代谢和疾病的关系的研究已经成为糖生物学的重要内容之一。
例如糖尿病、癌症等疾病都与糖代谢有着密切的联系。
这些研究成果有助于人们更好地了解疾病的发生机制和治疗方法。
4. 糖生物学在药物研发中的应用糖生物学在药物研发中的应用已经越来越受到人们的关注。
随着对糖分子结构和功能的深入研究，人们对于糖类药物的研究和开发也越来越多。
这些研究成果有望为疾病的治疗提供全新的选择。
二、未来发展趋势1. 糖复合物的高通量分析糖复合物的高通量分析已经成为糖生物学研究的一个重要方向。
高通量分析技术可以快速、准确地分析糖复合物的结构和功能，为疾病的诊断和治疗提供更为精确的信息。
2. 糖生物学与代谢组学的结合代谢组学是研究生物体内代谢产物的结构和功能等方面的学科。
糖生物学和代谢组学的结合有望为未来的医学研究提供更为准确的信息，为疾病的诊断和治疗提供更为有效的手段。
3. 糖生物学与人工智能的结合人工智能在医学领域的应用已经取得了很多的进展。
糖生物学的研究也可以结合人工智能技术实现更为准确的数据分析和模型预测，为疾病的诊断和治疗提供更为智能化的解决方案。
1、糖组学(glycomics)的背景及研究意义
20 世纪末,继基因组学、蛋白质组学之后,糖组学也日益受 到人们关注。顾名思义,糖组学是对糖链组成及其功能研究 的一门新学科,是基因组学的后续和延伸,具体内容包括研究 糖与糖之间、糖与蛋白质之间、糖与核酸之间的联系和相互 作用,其主要研究对象为聚糖。丰富多样的聚糖覆盖了生物 有机体的所有细胞,不仅体现细胞的类型和状态,也参与了许 多生物学行为,如细胞发育、分化、肿瘤转移、微生物感染、 免疫反应等;聚糖还体现生物和分子的进化作用,如糖酵解、 生物合成的保守性以及核糖的起源等。
The lectins tested recognize the following residues:
β-D-galactosyl [Ricinus communis agglutinin 120, (RCA1) and peanut agglutinin, (PNA)]; α-D-galactosyl [Griffonia simplicifolia agglutinin (GSA)]; α-D-mannosyl>α-D- glucosyl [concanavalin A (ConA) and Lens culinaris agglutinin (LcH)]; N-acetyl- and N-glycolylneuraminic acid [Limax flavus agglutinin (LFA) andLimulus polyphemus agglutinin (LPA)]; N-acetyl-glucosaminyl and sialyl [wheat germ agglutinin (WGA)]; N-acetyl-D-galactosaminyl [Helix pomatia agglutinin (HPA) and Dolichos biflorus agglutinin (DBA)] andα -Lfucosyl [Ulex europeus agglutinin (UEA-1)].
糖蛋白药物的研究
糖蛋白药物的研究进展（上）糖蛋白（glycoproteins）以溶解状态或与细胞膜结合状态广泛存在于细胞内外。
其相对分子质量从 1.5×104至大于10６，含糖量差异也很大，从1％～ 85%不等。
糖蛋白在生物体内是重要的生物活性物质，其糖链和蛋白相互作用介导细胞的专一性识别，调控各种生命过程如受精、发育、神经系统的维持，在目前炎症及癌细胞异常增殖、自身免疫系统中起重要作用。
笔者就其糖蛋白的结构、功能、分离纯化技术及糖蛋白药物国内外研究现状做一综述。
1 结构糖蛋白通过糖肽键（carbohydrate-peptide linkage）将糖链和肽链两部分连接起来，连接方式主要分为β-构型的N-糖苷键和α-构型的O-糖苷键，另外还有阿拉伯糖羟脯氨酸（Ara-Hyp）、半乳糖羟赖氨酸（Gal- Hyl）等。
目前所知，组成糖链的单糖超过百种，动物糖蛋白主要有9种，包括半乳糖、甘露糖、葡萄糖、岩藻糖、葡萄糖胺、半乳糖胺、木糖、N-乙酰神经氨酸、N-羟乙酰神经氨酸，它们通过1-2，1-3，1-4，1-6 键连成糖链或分枝结构。
参与糖肽键组成的有5 种氨基酸：天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸、羟脯氨酸和羟赖氨酸，以前3种为主。
2 代谢2.1 糖蛋白的生成合成糖蛋白肽链的生物合成包括多肽链的合成和多肽链的糖基化作用，糖多肽链的合成受基因控制，而多肽链的糖基化作用不受基因调控，由糖基转移酶将糖基转运至肽链上。
糖蛋白糖链的合成按糖肽键性质不同可分为N-糖苷键型寡糖和O-糖苷键型寡糖两种生物合成方式。
影响糖链合成的因素很多，如神经系统的控制等。
2.2 糖蛋白的降解糖蛋白的降解主要由位于溶酶体的蛋白水解酶和糖苷酶催化。
参与糖链降解代谢的大多数糖苷酶是外切酶，要使糖链彻底水解，必须具备全套外切糖苷酶，如缺乏某个酶类，将使糖链降解中断，相关代谢物堆积产生遗传疾病如糖类过多症等。
3 生物学功能3.1 构成α-构型血抗原的基本物质构成血型的抗原为血型糖蛋白，是一组含大量唾液酸糖链的跨膜蛋白，无论ABO血型系统或MN血型系统都是由血型糖蛋白决定。
感病毒糖蛋白糖链的作用和功能研究
中国科学: 化学 2011年第41卷第3期: 424 ~ 432 SCIENTIA SINICA Chimica 《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS评述流感病毒糖蛋白糖链的作用和功能研究孙士生, 王秦哲, 李铮*西北大学生命科学学院功能糖组学实验室, 西安 710069*通讯作者, E-mail: zhengli@收稿日期: 2010-04-29; 接受日期: 2010-06-08; 网络版发布日期: 2010-09-14doi: 10.1360/032010-340摘要流感病毒是近几年的研究热点之一. 糖链在流感病毒生活周期中发挥重要作用, 例如宿主细胞表面的唾液酸化糖链是病毒侵染细胞时的特异性受体, 宿主决定的病毒糖蛋白糖链结构影响病毒的宿主范围和毒力. 本文从糖组学角度综述糖链在甲型流感病毒生活周期中的重要作用, 着重阐述病毒血凝素糖基化的影响因素及其对病毒宿主范围、毒力的影响和在病毒演化中的作用. 关键词流感病毒糖链血凝素宿主毒力1 引言流感大流行是指当甲型流感病毒(Influenza A virus, IAV)出现新亚型或旧亚型重现, 人群普遍缺乏相应免疫力, 造成病毒在人群中快速传播, 从而引起流感在全球范围的广泛流行[1]. 流感大流行具有发病率和病死率高、传播迅速和波及范围广的特点[1, 2]. 上个世纪有H1N1, H2N2和H3N2三个亚型病毒曾大流行, 对人类造成了极大的灾难[3, 4]; 近年来, H5N1, H7N2, H7N3, H7N7, H9N2亚型禽流感病毒以及2009年出现的甲型H1N1流感病毒都引起了较大的疫情[3]. 虽然这几个亚型的病毒还没有引起人类流感大流行, 但流感病毒潜在的重大危害性使它成为了世界科学家研究的焦点之一.糖组学(Glycomics) 是近年来发展起来的生命科学前沿领域之一, 是从分析和破解一个生物或一个细胞全部糖类所含信息的角度入手, 研究糖类的分子结构、表达调控、功能多样性, 以及糖类与疾病(包括病毒感染) 之间关系的科学[5]. 糖链在IAV生活周期中发挥着重要作用: 宿主细胞表面的唾液酸化糖链是病毒侵染细胞时的特异性受体[6], 宿主决定的病毒糖蛋白糖链结构对病毒的宿主特异性和毒力都有重要影响[7]. 本文从糖组学角度综述糖链在IAV 生活周期和演化过程中的作用和发挥的功能, 着重阐述病毒血凝素(HA)的糖链受体特异性和自身糖基化对IAV宿主范围和毒力的影响.2 甲型流感病毒感染宿主细胞的分子基础2.1 甲型流感病毒概况IAV属正黏病毒科, 基因组由8条负链单股RNA组成, 分别编码病毒RNA聚合酶的三个亚基(PB1, PA和PB2), 核衣壳蛋白(NP), 神经氨酸酶(NA), 血凝素(HA), 基质蛋白(M1和M2), 非结构蛋白(NS1和NS2) 和线粒体相关蛋白(PB1-F2)[8]. 其中HA和NA是糖基化蛋白, 其余都是非糖基化蛋白. HA和NA也是病毒表面的主要抗原, 根据HA和NA 的不同, IAV可分为16个HA亚型(H1-H16)和10个NA亚型(N1-N10) [9]. HA是病毒表面的Ⅰ型N-糖蛋白, 在病毒表面以三聚体的形式存在, 可分为球状头部和茎部[10]; 根据亚型和毒株不同, 每个亚基含有3~12个N-糖基化位点[7, 8]; 其合成是首先在细胞内质网合成分子量约为76 kD、含有 562~566个氨基酸的HA蛋白前体(HA0); 随后 HA0分子水解成为中国科学: 化学 2011年 第41卷 第3期425HA1(分子量约47 kD)和 HA2(分子量约29 kD)两个多肽，前者含 319~328个氨基酸, 后者含221~222个氨基酸, 两者间靠二硫键相连形成具有典型的Ⅰ型膜蛋白结构的HA 分子; HA0通过蛋白酶切割为HA1和HA2, 是HA 充分发挥功能的先决条件[11]. HA 主要在病毒侵染宿主细胞的早期发挥作用, HA1通过与宿主细胞膜上唾液酸化寡糖受体结合而将病毒吸附于宿主细胞表面, HA2则在宿主细胞内吞时协助病毒包膜与宿主细胞膜相互融合[12~14]. NA 属II 型糖蛋白, 以同源四聚体的形式存在, 具有蛋白水解酶活性, 能够水解唾液酸, 促进子代成熟病毒的释放, 并可协助HA 对宿主细胞的吸附[14].病毒蛋白由病毒本身的RNA 聚合酶合成, 这种酶缺乏校正功能; 分节段的IAV 基因组又使病毒具有很高基因重组率, 两种因素共同导致了IAV 的高突变性[7]. 另外, 病毒蛋白合成后往往利用宿主体内的翻译后修饰体系进行自身蛋白的糖基化修饰, 不同宿主中用于蛋白糖基化的糖基转移酶和糖苷酶的组成、比例等均不相同, 从而导致HA 和NA 糖基化程度和糖链结构的不同[7, 15]. 因此, 病毒基因组的高突变性和宿主依赖性的病毒蛋白糖基化机制共同造成了流感病毒的多样性.2.2 血凝素的糖链受体结合特异性流感病毒HA 通过特异结合宿主细胞表面的糖链受体而感染宿主. HA 受体结合位点和细胞表面糖链受体的结构是决定流感病毒宿主特异性的主要因素[16, 17]. HA 的每个单体含有一个受体结合位点, 可以导致受体结合位点结构微小变化的因素(如受体结合位点附近的氨基酸变异或糖基化改变等) 都可能导致整个病毒与宿主细胞受体结合能力的显著改变. 流感病毒HA 识别的细胞表面受体是位于细胞膜上的糖蛋白或糖脂糖链末端的唾液酸(SA)[18].流感病毒HA 的受体特异性决定了病毒的宿主范围[19, 20]. 人流感病毒HA 主要识别和结合末端为SA α2-6半乳糖(Gal)的唾液酸化寡糖受体, 该糖链结构存在于人呼吸道上皮细胞表面; 禽流感病毒HA 主要识别和结合末端为SA α2-3 Gal 的唾液酸化寡糖受体, 其广泛存在于禽肠胃道的上皮细胞表面. 最初认为, 这种受体特异性的差异, 造成了禽流感病毒无法在人间传播. 而猪既具有人类病毒的受体(SA α2-6 Gal), 又具有禽类病毒的受体(SA α2-3 Gal), 所以猪可以同时感染两种病毒, 并发生重配, 进而感染人类, 这是禽流感病毒传播的最可能途径[21]. 但是, 近几年出现的高致病性H5N1、H7N3、H7N7和H9N2等流感病毒可不经过猪体的混合重配便能直接感染人类. 一些研究也表明, HA 对SA 的识别不是简单的SA α2–3 和 2–6 Gal 连键的区别, 糖链上除末端SA 之外的其他单糖或连键也对HA 的亲和力有重要影响[22, 23].3 甲型流感病毒蛋白糖基化对病毒宿主范围和毒力的影响3.1 糖蛋白糖基化位点数在病毒演化中具有增加趋势研究表明, HA 茎部的糖基化位点一般高度保守, 这些位点可能是功能性HA 形成和保持所必需的; 而头部的糖基化位点随毒株不同其结构和数量都发生变化, 这可能是导致病毒多样性的重要因素之一[24]. 通过生物信息学相关软件对人流感病毒HA 上的潜在N -糖基化位点(具有N-X-S/T 保守序列, X 为除Pro 外的任何氨基酸)进行预测和统计后发现: H3病毒从1968年爆发以来, H3病毒HA 茎部五个N -糖基化位点(位点1-3, 6, 7)相对保守, HA 头部上N -糖基化位点的数量在过去40多年间不断增加[8, 25, 26](图1). 1968~1972年间, 多数在人类中流行的H3N2毒株的HA 头部仅含有两个糖基化位点(Asn81和Asn164), 1975年分离的毒株中HA 的Asn81位点丢失, 却在63和126位点增加两个新的糖基化位点, 1986年分离株的HA 246位点增加一个新糖基化位点, 1997年毒株HA 的122和133位增加两个新糖基化位点, 2003年分离的某些毒株HA 的144位点又增加一个新糖基化位点. H3N2亚型NA 上的N -糖基化位点数量同样由1968年毒株的5个增加到2003年毒株的9个[27]. 与1918年西班牙流感毒株和猪源、禽源H1N1亚型流感毒株相比, 最近从人体分离到的季节性H1N1病毒毒株HA 上也含有更多的糖基化位点[26, 28].3.2 病毒蛋白糖基化改变对流感病毒结合宿主细胞受体的影响病毒蛋白糖基化不仅在病毒糖蛋白的正确折叠、运输和定位过程中发挥重要作用[29, 30], 还具有调节流感病毒与宿主细胞表面糖链受体之间结合能力和孙士生等: 流感病毒糖蛋白糖链的作用和功能研究426图1 流感病毒A/Aichi/2/1968(H3N2)(左)和A/Moscow/328/ 2003 (H3N2)(右)中HA 的三级结构[8]. 抗原性位点A, B, C, D 和E 分别以红色, 橙色, 蓝色, 海蓝色和绿色标记. 受体结合位点以黄色标记. 潜在N -糖基化位点以黑色标记, 括号外数字为糖基化位点所处位置, 括号内数字以病毒演化中糖基化位点出现的顺序编号.特异性的功能[15, 31, 32]. Ohuchi 等[33]通过定点突变去除H7N1病毒HA 上的Asn123和Asn149两个糖基化位点(均位于受体结合位点附近) 或通过PNGase F 去除HA 上的糖链后, HA 均表现出对红细胞结合活性的增强, 这时HA 凝集的红细胞不能通过病毒神经氨酸酶正常释放; 而当HA 这两个位点上的糖链进一步唾液酸化后, HA 失去了与红细胞表面受体结合的能力. Romanova 等[34]研究发现所有从Vero 细胞中获得的H3N2毒株既不能凝集鸡红细胞也不能在鸡胚中生长, 原因是HA 分子上较MDCK(狗肾细胞)增殖的病毒含有更多的高甘露糖型糖链, 外切甘露糖苷酶从糖链的非还原末端去除一些甘露糖残基后, Vero 毒株重获凝集鸡红细胞的能力. 以上事实说明受体结合位点附近的糖链和结构具有调节流感病毒HA 受体结合活性的作用.禽流感病毒若要跨过物种间障碍, 需要改变HA 的糖链受体特异性, 如从特异识别SA α2-3 Gal(存在于禽肠胃道细胞表面) 糖链受体到识别S A α2-6Gal(存在于人呼吸道上皮表面) 糖链受体. 而有时这种宿主跨越就是通过HA 受体结合部位糖基化位点的增减和糖链结构的改变来实现的. Lin 等[35]认为Asn290位糖基化位点是否被糖链占据可能是人源与禽源H1N1病毒HA 结构和宿主范围差异的重要原因之一. Wang 等[36]制备了各种不同糖型的HA, 发现随着HA 糖链结构复杂程度的逐步降低, HA 对宿主糖链受体的特异性也随之降低, 且亲和力增强, 说明HA 上的糖链结构对流感病毒的糖链受体特异性和宿主范围有重要影响.3.3 病毒蛋白糖基化对流感病毒毒力的影响 流感病毒HA 上糖基化位点的增减会影响到流感病毒的毒力[7, 15, 25, 36~39]. 一般认为, HA 上寡糖链的增加可以对病毒产生正反两方面的影响. 由于HA0通过宿主体内的蛋白酶切割为HA1和HA2是HA 具有膜融合活性的必备条件, 如果新增加的糖链位于HA 酶切割位点的附近, 新增糖链就可能阻碍蛋白酶的接近而降低病毒的感染性; HA 受体结合位点附近的糖链增加则会降低病毒的受体亲和力而减弱病毒毒力. 另一方面，位于HA 球形头部附近的糖链则可屏蔽HA 的抗原区域, 阻止宿主抗体的靠近和识别, 逃避宿主的免疫识别, 从而增强病毒的毒力. 另外, HA 受体结合位点附近的糖链的增加虽然降低了病毒的受体亲和力, 却使NA 对病毒的释放变得更容易, 增强了病毒的扩散能力. 在病毒的自然演化过程中, 病毒利用增加糖基化位点数量的方式来逃避宿主免疫攻击的现象更常见. 研究表明, H1N1[28], H2N2[40], H3N2[8, 25, 39], H5N1[14], H7N1[33]病毒毒株中都发现有HA 糖基化抑制抗体识别和影响病毒毒力的现象.病毒糖基化同样可影响NA 水解释放唾液酸的能力. 此外, NA 糖基化也可以防止NA 蛋白被宿主内的蛋白酶攻击, 从而扩大病毒的宿主范围和增加病毒毒力[41]. 事实上, HA 的受体结合活性和NA 的释放活性需达到一个平衡[14, 42, 43]. HA 上含有较少糖链时, 与受体的结合就会较紧密, 这时就需要较强的NA 唾液酸水解活性以释放增殖的病毒; 相反, HA 上含有较多糖链时, 与受体的结合力较小, 这时较弱的NA 唾液酸水解活性即可完成增殖病毒的释放.除了增加病毒蛋白上糖链的数量, 糖链结构复杂程度和位置等信息，也可以通过屏蔽蛋白表面而影响HA 的抗原性, 阻碍与受体的结合等机制而改变病毒毒力[33, 34, 36]. 通过糖苷酶逐步切去H5N1病毒HA 上的糖链后, 随着HA 上糖链结构复杂性的不断降低, HA 对糖链受体结合的活性不断增强, 特异性逐渐减弱[36].中国科学: 化学 2011年 第41卷 第3期4273.4 蛋白糖基化在病毒演化中的作用一般认为病毒在传播和演化过程中的变异有两种主要驱动力[7, 15]: (i)适应宿主细胞环境和 (ii)逃避宿主免疫反应. 流感病毒在宿主中传播、增殖的过程中, 宿主体内会产生相应的抗体, 从而对病毒进行免疫攻击. 同时在IAV 病毒基因组的高频突变中, 某些突变毒株可能由于对宿主抗体更强的抵抗性而具有更强的生命力. 在宿主免疫压力和选择作用[44]下, 新毒株群逐渐占据主导地位而取代原毒株, 成为侵染该宿主的主要毒株, 实现流感病毒的变异和演化. 研究表明, 在自然界中, 糖基化在病毒的宿主免疫逃避过程中发挥重要作用, 是病毒演化的有效方式之一[7]. 多项证据表明, 通过改变糖链数量或糖链复杂度的方式比单氨基酸替代方法对HA 抗原等性质的改变更有效[7, 28].过去几十年间, H3N2 亚型流感病毒HA 和NA 糖基化位点数量的逐渐增多说明了糖基化在病毒演化中的重要作用. 通过定点突变方法在H2H2和H3N2亚型病毒HA 上增加糖基化位点后, 虽然HA 受体结合活性降低了, 病毒抵抗宿主免疫攻击的能力却增强了[25, 39, 45]. Zhirnov 等[8]研究发现1968年以来, H3N2亚型人流感病毒HA 上5个新增的糖基化位点分别定位在抗原区A/C(N -糖基化位点8~10) 和HA 受体结合位点附近区域(N -糖基化位点11, 12), 且糖基化位点11和12使H3N2/2003病毒毒株失去凝集鸡红细胞和侵染MDCK 细胞的能力(图1). 可能的机理是, HA 糖基化增加对宿主免疫抵抗能力增强的正作用和受体亲和能力下降的副作用共同决定了新增糖基化位点的保留与否[7, 15]: 对H3N2亚型来说, 糖基化位点的增加使病毒在人体内的生存能力增强了, 因此在病毒演化过程中, 该亚型人流感病毒HA 的糖基化位点不断增加. 而新增糖基化位点可能使H2N2亚型人流感病毒在人体内的生存能力减弱, 因此H2N2亚型人流感病毒在演化中HA 糖基化位点保持不变.1918年和2009年两种年代相差甚远的爆发性H1N1甲型流感病毒在鼠体内存在交叉免疫[28, 46, 47], 其主要原因可能是因为两种病毒HA 的受体结合区域-A 区(RBD -A)都没有糖基化位点; 而季节性H1N1人流感病毒在RBD-A 区都含有两个保守性很高的糖基化位点(图2). 通过定点突变方法在爆发性流感的HA 三聚体上增加相应的糖基化位点后, 突变HA 不再和野生型HA 的抗体反应, 而和季节性流感病毒抗体反应[28]. 这些结果充分说明了糖基化是病毒演化和逃避宿主免疫反应的方式之一, 且这种方式有时还会起到决定性的作用.4 糖基化位点和糖链结构的决定因素流感病毒糖蛋白上的糖基化位点数量和位置主要取决于编码该蛋白的特异核苷酸序列(即病毒亚型), 这些位点是否被糖基化和其上的糖链结构则主要取决于病毒增殖的宿主细胞[34, 35, 48~50]. HA 和NA 蛋白在宿主细胞的内质网和高尔基体合成和转运时,宿主细胞内的糖链合成系统对其进行N -糖基化修饰. 不同宿主中用于蛋白糖基化的糖基转移酶和糖苷酶的组成、比例等均不相同[7, 15], 从而导致HA 和NA 糖基化程度和糖链结构的不同.Schulze 和Mir-shekari 等研究者[7, 51] 使用三种常用病毒培养细胞: 鸡胚纤维细胞(CEF), 狗肾细胞(MDCK) 和牛肾细胞(MDBK) 来培养同一株病毒. 结果显示, 在子代病毒中, MDBK 来源的HA 分子量最大, MDCK 来源的HA 分子量次之, CEF 来源的HA 分子量最小. 研究表明，这种变化主要是由不同宿主增殖的病毒HA 上糖链大小差异导致的. 对H1N1的三种不同亚种病毒在MDBK 细胞和CEF 中培养[7], 结果显示: 两种细胞增殖的病毒HA 也会出现由糖链差异导致的分子量大小差异; 来自MDBK 和CEF 细胞培养的子代病毒同一毒株的糖基化位点数和位置相同，同一细胞增殖的H1N1的三种不同亚种同一糖基化位点处的糖链结构基本相同，不同位点处的糖链结构差异较大, 其中处于HA 三聚体亚基之间的一个糖基化位点上的糖链仅有较短甘露糖链组成，而其他位点均为复杂寡糖链结构. 上述结果说明病毒蛋白糖基化位点数和位置主要由毒株即病毒基因序列决定，而糖链结构则具有宿主特异性和位点特异性. Opitza 等[52]将同一亚型的两个毒株均在两种不同细胞系中培养, 然后通过不同凝集素富集; 结果表明, 凝集素对HA 的识别能力取决于病毒的宿主细胞, 而与毒株无关. 以上数据表明, 病毒蛋白糖链结构主要是由病毒生长的宿主环境和糖基化位点位置决定的.MDBK 细胞中增殖的病毒HA 分子量较大可能孙士生等: 流感病毒糖蛋白糖链的作用和功能研究428图2 人流感病毒H1N1中HA 的糖基化模式和受体结合区域-A 区(RBD-A)的序列保守性[28]. (A) 爆发性流感毒株(包括1918年和2009年爆发性流感毒株, 左排)和季节性流感毒株(以1999 NC H1N1为例, 右排) HA 的N -糖基化位点. 蓝色标记糖基化位点处的Asn 侧链(N -糖链), 圆圈标记RBD 处的糖基化位点Asn142 和Asn177. (B) 爆发性流感毒株(左排)和季节性流感毒株(右排) HA 上的N -糖链. (C) 上排以每阶段代表性毒株显示不同时期人季节性流感病毒H1N1中HA 的糖基化模式，蓝色表示N -糖基化位点的Asn 侧链, 红圈标记RBD-A 区域; 下排以每阶段代表性毒株显示H1N1人流感病毒HA 序列的保守性, 绿色代表保守序列，红色代表变异序列.是由于哺乳动物细胞中含有相应的糖基转移酶可以产生三天线或四天线复杂型N -糖苷[7]. 糖基化位点位置决定宿主细胞中糖基化酶对HA 上糖基化位点的接近和接触的难易程度, 从而可决定不同位点上各自特定的糖链结构[15]. 另外, 病毒NA 在糖链形成的过程中也发挥重要作用[7]. NA 从HA 寡糖末端去除唾液酸残基, 从而帮助宿主细胞中的其他糖基转移酶在寡糖链末端修饰其他单糖或糖链. 由于这些糖基转移酶在物种间各不相同, NA 可增大不同物种细胞中增殖病毒HA 上的糖链结构差异.5 用于流感病毒研究的相关糖组学技术在HA 分离纯化方面, 传统的方法一般采用乙醚粗提, 密度梯度离心等方法[53], 这些方法不是纯度不高就是步骤繁琐; 近年来, 根据HA 的糖结合蛋白或糖基化蛋白的特性, 利用固定化的凝集素(如EEL-AC)[52, 54]或末端唾液酸化的寡糖链(末端为SA α2-6 Gal 或SA α2-3 Gal) 特异提取流感病毒HA 的技术[55]逐渐成熟并初步显示其优越性. 在病毒宿主范围研究方面, 糖芯片技术已经成为了一种检测流感中国科学: 化学 2011年 第41卷 第3期429病毒宿主特异性的有效工具[20]. 流感病毒蛋白各潜在糖基化位点的鉴定, 目前还是主要按照糖蛋白或糖肽上糖链的去除, 糖基化位点标记和质谱检测的步骤进行[56]. 在病毒糖链结构解析方面, 凝集素芯片是病毒糖链图谱绘制和研究的有效而强有力的工具[57]; 另外, 生物质谱和核磁共振技术在病毒蛋白和糖链结构解析方面也都扮演着重要角色[1, 4, 56]. 定点突变和反基因技术等在流感病毒蛋白糖基化功能研究方面充当重要角色[25, 33, 45]. 此外, 面对高变异的流感病毒研究中的大量数据, 生物信息学在数据分析和挖掘中发挥着重要作用[27, 44, 58].6 结语与展望糖链在流感病毒生命周期和演化中发挥了重要作用. 流感病毒HA 既是糖结合蛋白, 又是糖基化蛋白; 它可以通过结合特异的糖链受体而感染宿主细胞, 又可以通过自身的糖基化而影响与受体的结合活力和特异性以及病毒毒力; 病毒蛋白糖基化由病毒基因组和宿主细胞共同决定; 在宿主细胞选择压力下, 病毒蛋白糖基化参与了病毒的演化.利用糖组学相关研究技术继续开展流感病毒的研究, 在糖组学水平探讨流感病毒演化和损伤细胞的分子机制, 不仅可以更深入地了解病毒中糖蛋白糖链在病毒生活周期和病毒演化中的重要作用以及其结构功能, 而且有助于新型流感病毒疫苗及药物的设计和生产以及发展新技术新方法对未来可能出现的新一轮流感大流进行早期预警和防控, 最大程度上减小流感大流行对人类带来的危害.致谢本工作得到国家高技术研究发展计划项目(2007AA02Z413)和科技部国际科技合作计划项目(2009DFA32730)资助, 特此一并致谢.参考文献1 Stevens J, Blixt O, Tumpey TM, Taubenberger JK, Paulson JC, Wilson IA. Structure and receptor specificity of the hemagglutinin from anH5N1 influenza virus. Science , 2006, 312(5772): 404–4102 Maines TR, Jayaraman A, Belser JA, Wadford DA, Pappas C, Zeng H, Gustin KM, Pearce MB, Viswanathan K, Shriver ZH, Raman R, CoxNJ, Sasisekharan R, Katz JM, Tumpey TM. Transmission and pathogenesis of swine-origin 2009 A(H1N1) influenza viruses in ferrets and mice. Science, 2009, 325(5939): 484–4873 Lupiani B, Reddy SM. The history of avian influenza. Comp Immunol Microbiol Infect Dis , 2009, 32: 311–3234 Stevens J, Corper AL, Basler CF, Taubenberger JK, Palese P, Wilson IA. Structure of the uncleaved human H1 hemagglutinin from theextinct 1918 influenza virus. Science , 2004, 303(5665): 1866–18705 Taniguchi N, Hancock W, Lubman DM, Rudd PM. The second golden age of glycomics: from functional glycomics to clinical applications.J Proteome Res , 2009, 8(2): 425–4266 Suzuki Y, Ito T, Suzuki T, Jr REH, Chambers TM, Kiso M, Ishida H, Yoshihiro Kawaoka Y. Sialic acid species as a determinant of the hostrange of influenza A viruses. J Virol , 2000, 74(24): 11825–118317 Schulze IT. Effects of glycosylation on the properties and functions of influenza virus hemagglutinin. J Infect Dis , 1997, 176(Suppl 1):S24–288 Zhirnov OP, Vorobjeva IV, Saphonova OA, Poyarkov SV, Ovcharenko AV, Anhlan D, Malyshev NA. Structural and evolutionarycharacteristics of HA, NA, NS and M genes of clinical influenza A/H3N2 viruses passaged in human and canine cells. J Clin Virol , 2009, 45: 322–3339 Fouchier RA, Munster V, Wallensten A, Bestebroer TM, Herfst S, Smith D, Rimmelzwaan GF, Olsen B, Osterhaus AD. Characterization ofa novel influenza A virus hemagglutinin subtype (H16) obtained from black-headed gulls. J Virol, 2005, 79: 2814–282210 Wiley DC, Wilson IA, Skehel JJ. Structural identification of the antibodybinding sites of Hong Kong influenza haemagglutinin and theirnvolvement in antigenic variation. Nature , 1981, 289:373–37811 Tashiro M, Rott R. 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Trands Microbiol, 2007, 15(5): 211–21816Tumpey TM, Basler CF, Aguilar PV, Zeng H, Solorzano A, Swayne DE, Cox NJ, Katz JM, Taubenberger JK, Palese P, Garcıa-Sastre A.Characterization of the reconstructed 1918 spanish influenza pandemic virus. Science, 2005, 310(7): 77–8017Gamblin SJ, Haire LF, Russell RJ. The structure and receptor binding properties of the 1918 influenza hemagglutinin. Science, 2004, 303(5665): 1838–184218Pekosz A, Newby C, Bose PS, Lutz A. Sialic acid recognition is a key determinant of influenza A virus tropism in murine trachea epithelial cell cultures. Virology, 2009, 386: 61–6719Suzuki Y, Ito T, Suzuki T, Holland JRPE, Chambers HM, Kiso M, Ishida H, Kawaoka Y. Sialic acid species as a determinant of the host range of influenza A viruses. J Virol, 2000, 74(24): 11825–1183120Stevens J, Blixt O, Paulson JC, Wilson IA. Glycan microarray technologies: tools to survey host specificity of influenza viruses. Nat Rev Microbiol, 2006, 4: 857–86421Ito T, Couceiro JNSS, Kelm S, Baum LG, Krauss S, Castrucci MR, Donatelli I, Kida H, Paulson JC, Webster RG, Kawaoka Y. Molecular basis for the generation in pigs of influenza A viruses with pandemic potential. J Virol, 1998, 72(9): 7367–737322Gambaryan A, Yamnikova S, Lvov D, Tuzikov A, Chinarev A, Pazynina G, Webster R, Matrosovich M, Bovin N. Receptor specificity of influenza viruses from birds and mammals: new data on involvement of the inner fragments of the carbohydrate chain. Virology, 2005, 334: 276–28323Russell RJ, Stevens DJ, Haire LF, Gamblin SJ, Skehel JJ. Avian and human receptor binding by hemagglutinins of influenza A viruses.Glycoconj J, 2006, V23(1): 85–9224Wagner R, Wolff T, Herwig A, Pleschka S, Klenk HD. Interdependence of hemagglutinin glycosylation and neuraminidase as regulators of influenza virus growth: a study by reverse genetics. J Virol, 2000, 74(14): 6316–632325Abe Y, Takashita E, Sugawara K, Matsuzaki Y, Muraki Y, Hongo S. Effect of the addition of oligosaccharides on the biological activities and antigenicity of influenza A/H3N2 virus hemagglutinin. J Virol, 2004, 78: 9605–961126Zhang M, Gaschen B, Blay W, Foley B, Haigwood N, Kuiken C, Korber B. Tracking global patterns of N-linked glycosylation site variation in highly variable viral glycoproteins: HIV, SIV, and HCV envelopes and influenza hemagglutinin. Glycobiology, 2004, 14: 1229–124627Igarashi M, Ito K, Kida H, Takada A. Genetically destined potentials for N-linked glycosylation of influenza virus hemagglutinin. Virology, 2008, 376: 323–32928Wei CJ, Boyington JC, Dai K, Houser KV, Pearce MB, Kong WP, Yang ZY, Tumpey TM, Nabel GJ. Cross-neutralization of 1918 and 2009 influenza viruses role of glycans in viral evolution and vaccine design. Science, 2010, 2(24): 24ra2129Daniels R, Kurowski B, Johnson AE, Hebert DN. N-Linked glycans direct the cotranslational folding pathway of influenza hemagglutinin.Mol Cell, 2003, 11: 79–9030Gallagher PJ, Henneberry JM, Sambrook JF, Gething MJH. Glycosylation requirements for intracellular transport and function of the hemagglutinin of influenza virus. J Virol, 1992, 66(12): 7136–714531Yen HL, Aldridge JR, Boon ACM, Ilyushina NA, Rachelle Salomona, Hulse-Post DJ, Marjuki H, Franks J, Boltz DA, Bush D, Lipatov AS, Webby RJ, Rehg JE, Webster RG. Changes in H5N1 influenza virus hemagglutinin receptor binding domain affect systemic spread. Proc Natl Acad Sci USA, 2009, 106(1): 286–29132Gambaryan AS, Marinina VP, Tuzikov AB, Bovin NV, Rudneva IA, Sinitsyn BV, Shilov AA, Matrosovich MN. Effects of host-dependent glycosylation of hemagglutinin on receptor-binding properties of H1N1 human influenza A virus grown in MDCK cells and in embryonated eggs. Virology, 1998, 247: 170–17733Ohuchi M, Ohuchi R, Feldmann A, Klenk HD. 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2023糖组学在肝病领域的研究进展与展望
2023糖组学在肝病领域的研究进展与展望糖组学对于人类生命过程和疾病（包括肝病）诊疗的研究中具有重要意义。
庄辉院士主要介绍了糖组学的检测技术进展和寡糖链检测试剂盒一一洁太司的基本原理，结合我国多中心临床研究数据，明确了糖链检测可用于肝细胞癌（HCC ）的早期诊断以及显著肝纤维化和肝硬化的辅助诊断。
基因转录、翻译为蛋白质，蛋白质经修饰后成为糖蛋白。
糖基化（G1ycosy1ation ）是最常见的蛋白质翻译后修饰之一，大多数蛋白质都需要经过糖基化修饰，连接上糖链形成糖蛋白而行使功能。
人血清中50%的蛋白质都连接了糖链，糖链是除核酸和蛋白质之外的〃第三条生命链二基因组（Genome ）、蛋白质组（Proteome ）、糖组（G1ycome ）从三个不同的维度，解读生命活动。
糖组学（G1ycomics ）是研究糖链结构和功能的一门学科（见图1）。
proteinIG1ycan 聚糖图1.基因组学、蛋白质组学和糖组学 转录、翻译 基因组 CDNA 1♦CRNA七二] ■specia1蛋白质组翻译后修饰，人血清中＞50%蛋白质连接糖链，糖链是除核酸和蛋白质之外“第三条生命链” ，基因组（Genome ）、蛋白质组（ProteOme ）、糖组（G1yCome ）从三个不同的维度，解读生命活动›糖组学（GIycomics ）：研究糖链结构和功能httpsιf ∣⅞gccce.tħ∙rs.ac.jp newsZ4β8-2.htm1糖链参与细胞-细胞相互作用、细菌或病毒的感染和识别、癌细胞的生长和转移，可用于癌症的靶向治疗和细菌或病毒感染的预防等。
2023年4月，日本拨资321亿日元，启动了为期10年的人类糖组计划(HumanG1ycomeAta1asProject,HGA)o糖链与生命活动有关，贯穿生命起源、出生、发育、衰老、死亡的生命周期的全过程；糖链还与疾病有关，糖组学对疾病的筛查、诊断、治疗、评价、验证、健康管理和预防都有重要意义。
糖蛋白的研究进展
糖蛋白的研究进展
郭慧;邓文星;张映
【期刊名称】《生物技术通报》
【年(卷),期】2009(000)003
【摘要】糖蛋白是由糖链与多肽链以多种形式共价修饰而形成的一类重要生理活性物质.糖蛋白在生物体内种类繁多,分布广泛,具有重要的功能.糖蛋白的性质及功能和糖链的结构有关,因此糖蛋白中糖链的结构及作用机制研究成为生物学基础理论的课题之一.就近年来糖蛋白研究中糖蛋白样品的提取分离、糖链释放及结构分析的技术方法及研究领域作了简要介绍.
【总页数】4页(P16-19)
【作者】郭慧;邓文星;张映
【作者单位】山西农业大学动物科技学院,太谷,030801;山西农业大学动物科技学院,太谷,030801;山西农业大学动物科技学院,太谷,030801
【正文语种】中文
【中图分类】Q5
【相关文献】
1.多药耐药糖蛋白p-糖蛋白研究进展 [J], 潘树矿;陈伟
2.P-糖蛋白抑制性纳米载体逆转肿瘤多药耐药的研究进展 [J], 黄艳;张献全
3.P-糖蛋白与宫颈癌顺铂化疗耐药关系及相关机制的研究进展 [J], 叶鑫鑫;王亚军
4.非转移性黑色素瘤糖蛋白B与肥胖及相关疾病的研究进展 [J], 吴旭楠;赵丽;袁国跃
5.α_(1)-酸性糖蛋白基本特征及代谢调节作用的研究进展 [J], 向科发;万静静;张慧敏;史小飞;秦臻;刘霞
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糖蛋白药理研究进展
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分布广泛 ， 具有多 种重要 功 能。从 天然 植物 中分 离得 到 的
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糖蛋白的研究进展
生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2009年第3期·综述与专论·收稿日期：2008-09-18作者简介：郭慧（1983-），女，在读硕士研究生，研究方向：动物分子生物学；E -mail ：hupoahui@ 通讯作者：张映（1954-），女，教授，研究方向：动物分子生物学糖蛋白广泛存在于生物体内，具有很多重要功能。
糖蛋白作为细胞信息功能的承担者，既是激素、凝集素、酶、毒素、病毒和细菌等的识别点，又是细胞表面抗原、糖分化抗原和癌发育抗原。
糖蛋白上的糖链好像细胞表面的天线，是细胞相互识别、粘着、信号接收、免疫应答、接触抑制、细胞分化、增殖以及受体功能等的分子基础[1]。
1糖蛋白的结构糖蛋白是由长度较短，带分支的寡糖与多肽链共价连接而形成。
糖蛋白的糖链可以是直链和分支链，糖基数一般1～15个左右，但也有含20个糖基的巨寡糖。
不同糖蛋白分子中，其糖链数目不等，分布亦不均。
如膜糖蛋白的糖链全部分布在暴露于膜外侧面的肽链上，理论上讲，糖链有无数种结构形式[2]。
然而，生物体内有某种限制因素，使实际存在的糖链类型大减，分为两类糖链，即N -连接的糖链和O -连接的糖链。
1.1N -连接的糖链N -糖链根据五糖核心结构（N -连接的糖蛋白链均含此结构）连接其它糖的情况，可分3类：高甘露糖型：寡糖链只含有甘露糖和N -乙酰氨基葡萄糖，而且只有甘露糖连接在五糖核心区上，如卵蛋白。
复杂型：寡糖链除含有甘露糖和N -乙酰氨基葡萄糖外，还有半乳糖、岩藻糖和唾液酸等。
杂合型（混合型）：既有高甘露糖链，又有N -乙酰氨基半乳糖链连在五糖核心结构上。
1.2O -连接的糖链O -连接的糖链存在多种形式，其结构共同点是由一个或少数几种单糖与某些含羟氨基酸连接，不存在共有的核心结构。
但在O -乙酰半乳糖胺（O -Gal NAC ）连接的糖链中已发现有4种核心结构，研究最多的是粘蛋白血浆蛋白和膜蛋白[3]。
肿瘤中糖蛋白糖链结构与功能变化的研究进展
肿瘤中糖蛋白糖链结构与功能变化的研究进展江凯;张舒;刘银坤【期刊名称】《中国临床医学》【年(卷),期】2011(018)006【摘要】在多种多样的蛋白质翻译后加工中,糖基化修饰是最普遍的一种,约50％的蛋白质是糖基化修饰的[1].如果把O连接的葡萄糖胺修饰的细胞核内蛋白和胞质蛋白包括进来,其比例会更多[2];尤其是那些涉及细胞与细胞相互作用的许多分子,它们都是糖蛋白.糖蛋白糖链参与诸如细胞生长、细胞黏附、肿瘤转移等许多重要的生理和病理过程[3].以糖蛋白N-糖链为例,分支结构可从蛋白表面伸出＞3 nm的大型的具有分支的可移动糖簇结构,足够长的糖簇结构可形成必须的独立结构域,从而发挥重要功能[4].【总页数】3页(P885-887)【作者】江凯;张舒;刘银坤【作者单位】复旦大学附属中山医院肝癌研究所,教育部癌变与侵袭原理重点实验室,上海200032;复旦大学生物医学研究院癌症研究中心,上海200032;复旦大学附属中山医院肝癌研究所,教育部癌变与侵袭原理重点实验室,上海200032;复旦大学生物医学研究院癌症研究中心,上海200032;复旦大学附属中山医院肝癌研究所,教育部癌变与侵袭原理重点实验室,上海200032;复旦大学生物医学研究院癌症研究中心,上海200032【正文语种】中文【中图分类】R730.4【相关文献】1.人粘蛋白糖链单抗的制备及在胃化生粘膜和胃肿瘤中的应用 [J], 王悦增;李玉林;张丽红;三富弘之;岡安粆2.糖组学研究中糖蛋白糖链结构分析技术 [J], 孙兴权;李静;耿美玉;管华诗3.人胃、肠黏蛋白糖链在胃肿瘤中的表达 [J], 王悦增;黄宇;李玉林;张丽红;三富弘之;冈安勋4.糖链变化对肿瘤转移的影响及在肿瘤疫苗中的应用 [J], 钱进;朱才华;章雄文;丁健5.肿瘤异常糖链糖蛋白在肾癌中的诊断价值 [J], 蒋林君;高超;安相臣;董丰铭;刘屹立因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
食源性糖蛋白糖链结构的研究进展
关键词 ： 糖蛋 白， 生 物 活性 ， 糖 链 结 构
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chapter 7 糖组学
The lectins tested recognize the following residues:
β-D-galactosyl [Ricinus communis agglutinin 120, (RCA1) and peanut agglutinin, (PNA)]; α-D-galactosyl [Griffonia simplicifolia agglutinin (GSA)]; α-D-mannosyl>α-D- glucosyl [concanavalin A (ConA) and Lens culinaris agglutinin (LcH)]; N-acetyl- and N-glycolylneuraminic acid [Limax flavus agglutinin (LFA) andLimulus polyphemus agglutinin (LPA)]; N-acetyl-glucosaminyl and sialyl [wheat germ agglutinin (WGA)]; N-acetyl-D-galactosaminyl [Helix pomatia agglutinin (HPA) and Dolichos biflorus agglutinin (DBA)] andα -Lfucosyl [Ulex europeus agglutinin (UEA-1)].
（1）糖蛋白的提取和分离纯化
糖蛋白多定位于细胞表面,属于膜蛋白,水溶性不 好,其有效提取是糖组学糖链结构研究的瓶颈之 一。目前常采用先制备质膜,然后用CHAPS 等去 污剂释放或Triton X－114 相分离、有机溶剂萃 取等方法提取糖蛋白。获得的糖蛋白主要采用透 析、超滤、电泳和层析等方法来分离纯化,其中 由几种不同类型凝集素亲合柱组成的序列凝集素 亲合层析(serial lectin affinity chromatography, SLAC) 法是较好的方法。
糖组学中糖蛋白糖链的研究技术及进展
糖组学中糖蛋白糖链的研究技术及进展1988年牛津大学Dwek教授在Annual Review of Biochemistry上发表了题为“Glycobiology”(糖生物学) 的综述，首次提出了糖生物学这一概念，标志着糖生物学这门学科的诞生[1]。
在十几年后，糖生物学在糖链结构、生物合成、生理功能等方面取得了极大地进展。
作为第3种生命信息分子的糖链正越来越受到重视，于是糖组学被誉为是继基因组学和蛋白质组学后的第三领域。
糖组是指细胞内所有的糖链，包括糖复合物[2]。
糖组学是研究糖链的表达、调控和生理功能的科学，通过研究糖链确定基因所携带的遗传信息与功能之间的关系。
糖组学的研究依赖于糖组研究技术的发展，其中糖蛋白和糖链的研究技术比较成熟，本文主要对这两方面进行综述。
1.糖组学研究的内容及意义基因对生命活动的调控是由基因所编码的蛋白质及其所合成的糖链和脂类来体现的，因此基因功能的阐明不仅需要基因组学的研究，还必须开展蛋白质组学和糖组学的研究。
糖链、核酸和蛋白质都是生物大分子，但是糖链的结构远比核酸和蛋白质复杂，这是由于聚糖的糖单位之间糖苷键的链接方式的多样性[3]。
糖链参与几乎所有真核生物的每一生命过程，其功能是复杂而多样的在分子内，糖蛋白糖链影响蛋白质的折叠、溶解度、半衰期、抗原性及生物活性等。
在分子间，糖链可以通过糖基化影响蛋白的功能，更重要的是还与信号传递、细胞通讯密切相关。
.糖与糖之间的相互作用介导细胞-细胞相互作用也被证实.因此糖组学的重要研究内容之一就是作为信息分子的糖类如何在细胞识别和信号传导中发挥作用[4]。
为了研究糖类在细胞识别和信号传导中的作用首先要完成4个方面：什么是基因编码糖蛋白，即基因信息；实现被糖基化的位点，即糖基化信息；聚糖结构，即结构信息；糖基化功能，即功能信息[5]。
目前预测细胞内超过５０％的蛋白质为糖蛋白，在这些糖蛋白中蛋白质是生理功能的主要承担者，而糖链则通过改变蛋白质的折叠方式、生物活性、溶解度、疏水性、聚合、降解、电荷、粘度及质量，对蛋白质的功能起修饰作用。
糖蛋白糖链结构的研究及临床应用
糖蛋白糖链结构的研究及临床应用
李晓玲;李定国
【期刊名称】《兰州医学院学报》
【年(卷),期】1996(022)001
【摘要】糖蛋白糖链结构的研究及临床应用兰医一院李晓玲，李定国糖蛋白是机体重要的组成成份，具有复杂的生理功能。
凡糖蛋白中糖链的Ｎ一乙酰氨基半乳糖（ＧａｌＮＡｃ）与肽链中丝氨酸或苏氨酸残基的羟基形成α一糖苷键而连接者称为０—连接型糖链。
而糖链的Ｎ一乙酰氨基葡萄糖...
【总页数】2页(P47-48)
【作者】李晓玲;李定国
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】R977.6
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糖链结构解析技术研究进展
蛋 白聚糖 由糖胺 聚糖 与核心 蛋 白共价连接形成 ， 糖胺 聚糖 糖链 由重复 二糖 单位 组成 ， 无分 枝、 带有 多 聚 阴离子 ， 是相对 分子质量最 大， 结构最复 杂的糖 链 。 般分布 在细胞外 基质、 细胞表 面和细胞 内分泌 颗粒
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ：Ｆｏ ｕｒ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｇｌ ｙ ｃ ａ ｎ ｓ ｉ ｎ ｂｉ ｏｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｗｏ ｒ ｌ ｄ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ． Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
链 的类 型、 释 放、 分 离纯 化技 术 以及结 构解 析等 相关 技术 。 １ 糖链分 类和结构
１ ． １糖 蛋 白 糖 链
的ｃ 一 位以０ 【 一糖苷键连 接， 二酰甘 油长脂肪链插 入细 胞膜 脂双层 。这 类糖 链将细 胞表 面蛋 白锚定 于细 胞膜上 ， 是蛋 白质与细胞膜结合的唯一方式 ｎ 们。 生物 界还存在许 多典型游离 多糖， 均为含 主链和 分支侧链 的纯多糖或杂多糖。本文重点讨论糖蛋 白上
文 献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ： ｌ ０ ０ ８ —９ ５ ７ ８ （ ２ ０ １ ３ ）ｌ ２ —０ ０ ０ １ —０ ５
按脂类不同分为鞘糖脂 和甘油糖脂等 。二者分别为哺 乳动 物和植 物 ／ 微 生物 的主要 糖脂 。血液 系统 肿 瘤 中鞘糖 脂结构 变化多集中于糖链部分 ＂ 。
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈｎｉ ｑｕｅ ｓ ｏ ｆ ｇ ｌ ｙ ｃ ａ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ
糖蛋白质组学中基于化学反应的富集方法研究进展
糖蛋白质组学中基于化学反应的富集方法研究进展包慧敏;谢力琦;陆豪杰【摘要】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.【期刊名称】《色谱》【年(卷),期】2016(034)012【总页数】9页(P1145-1153)【关键词】糖蛋白质组;蛋白质糖基化;糖蛋白;富集;连接/释放;共价反应;综述【作者】包慧敏;谢力琦;陆豪杰【作者单位】复旦大学化学系,生物医学研究院和老年医学研究中心上海200433;复旦大学化学系,生物医学研究院和老年医学研究中心上海200433;复旦大学化学系,生物医学研究院和老年医学研究中心上海200433【正文语种】中文【中图分类】O658蛋白质糖基化在细胞间的识别、信息交流和传递中发挥重要的生物学功能。
糖基化蛋白质在病原对宿主的感染、癌症的发生和转移等生物过程中起重要的作用[1,2]。
蛋白质糖基化的异常和肿瘤的发生、发展密切相关,美国食品药品监督管理局(FDA)批准用在临床上的肿瘤标志物中有一半以上是糖蛋白[3]。
甲胎蛋白(AFP)就是一种被广泛应用于肝癌早期临床诊断的血清糖蛋白,肝癌病人甲胎蛋白糖链上的核心岩藻糖含量显著增加[4,5]。
已有研究表明,以蛋白质的核心岩藻糖化水平作为疾病诊断标志物比蛋白质水平更灵敏、更具特异性[6]。
此外,用于前列腺癌诊断的前列腺特异性抗原(PSA)、用于胰腺癌监测的癌抗原19-9(CA19-9)、用于乳腺癌监测的癌抗原15-3(CA15-3)、癌抗原CA27-29和CA-125等都是糖基化蛋白质[7]。
糖生物学与糖蛋白研究进展
糖生物学与糖蛋白研究进展
马盛群
【期刊名称】《金陵科技学院学报》
【年(卷),期】2001(017)001
【摘要】糖链是一种重要的生物信息分子,复杂的结构显示出来自于DNA更高级的遗传信息,在生命进程中具有极为特殊的功能作用.概述了糖链的结构、功能以及糖工程的研究进展.
【总页数】5页(P4-8)
【作者】马盛群
【作者单位】南京农业专科学校动物科学系
【正文语种】中文
【中图分类】Q513+.2
【相关文献】
1.先天性肌营养不良症在糖生物学方面的研究进展 [J], 李小凤;胡长林
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糖组学中糖蛋白糖链的研究技术及进展1988年牛津大学Dwek教授在Annual Review of Biochemistry上发表了题为“Glycobiology” (糖生物学) 的综述，首次提出了糖生物学这一概念，标志着糖生物学这门学科的诞生[1]。
在十几年后，糖生物学在糖链结构、生物合成、生理功能等方面取得了极大地进展。
作为第3种生命信息分子的糖链正越来越受到重视，于是糖组学被誉为是继基因组学和蛋白质组学后的第三领域。
糖组是指细胞内所有的糖链，包括糖复合物[2]。
糖组学是研究糖链的表达、调控和生理功能的科学，通过研究糖链确定基因所携带的遗传信息与功能之间的关系。
糖组学的研究依赖于糖组研究技术的发展，其中糖蛋白和糖链的研究技术比较成熟，本文主要对这两方面进行综述。
1.糖组学研究的内容及意义基因对生命活动的调控是由基因所编码的蛋白质及其所合成的糖链和脂类来体现的，因此基因功能的阐明不仅需要基因组学的研究，还必须开展蛋白质组学和糖组学的研究。
糖链、核酸和蛋白质都是生物大分子，但是糖链的结构远比核酸和蛋白质复杂，这是由于聚糖的糖单位之间糖苷键的链接方式的多样性[3]。
糖链参与几乎所有真核生物的每一生命过程，其功能是复杂而多样的在分子内，糖蛋白糖链影响蛋白质的折叠、溶解度、半衰期、抗原性及生物活性等。
在分子间，糖链可以通过糖基化影响蛋白的功能，更重要的是还与信号传递、细胞通讯密切相关。
.糖与糖之间的相互作用介导细胞-细胞相互作用也被证实.因此糖组学的重要研究内容之一就是作为信息分子的糖类如何在细胞识别和信号传导中发挥作用[4]。
为了研究糖类在细胞识别和信号传导中的作用首先要完成4个方面：什么是基因编码糖蛋白，即基因信息；实现被糖基化的位点，即糖基化信息；聚糖结构，即结构信息；糖基化功能，即功能信息[5]。
目前预测细胞内超过５０％的蛋白质为糖蛋白，在这些糖蛋白中蛋白质是生理功能的主要承担者，而糖链则通过改变蛋白质的折叠方式、生物活性、溶解度、疏水性、聚合、降解、电荷、粘度及质量，对蛋白质的功能起修饰作用。
也即意味着糖可通过影响蛋白质的整体构象，从而影响由构象决定的所有蛋白质功白中分离纯化糖肽。
糖组学研究的策略主要包括3 项内容：（1）收集单一个体中的全部聚糖亦即糖组；（2）锁定要研究的糖肽,并将糖组中的各种糖肽组分与基因组数据库相联系,最大限度地利用基因组的已有成果。
否则，如果将聚糖与糖蛋白脱离，也就无法获得基因组信息；（3）研究包括cosmid ID、分子量和凝集素解离常数在内的特定糖肽的特征性质. 最后一点将是糖组学研究的主要内容[6]。
2.糖蛋白的结构与类型蛋白中蛋白质肽链可在不同部位结合多个糖基或聚糖，含糖量一般为2% ～50%。
糖基或糖链与蛋白质肽链的链接方式主要为O-连接和N-连接两种。
参与糖肽键的氨基酸残基主要有：天冬酰胺(Asn)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、羟赖氨酸(Hyl)和羟脯氨酸(Hy p)。
它们可以与N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰半乳糖胺、木糖、半乳糖及阿拉伯糖形成5 种主要的糖肽键, 分别是:β-N-乙酰葡萄糖胺-天冬酰胺（GlcNAc-Asn)、α-N-乙酰半乳糖胺-丝氨酸/苏氨酸(GalNAc-Ser/Thr)、β-木糖-丝氨酸(Xyl-Ser)、β-半乳糖-羟赖氨酸(Gal-Hy l)、α-L-阿拉伯糖-羟脯氨酸(Ara-Hyp)。
此外, 还发现罕见的以N-末端氨基酸残基为连接点的糖肽键, 存在于小鼠血红蛋白A1c 中[7]。
3.糖蛋白的提取和分离纯化糖蛋白往往存在于活体组织或者体外培养的细胞表面，属于膜蛋白，水溶性不好，其有效提取是糖组学糖链结构研究的瓶颈之一。
目前常采用先制备质膜, 然后用去污剂释放或Triton X-114 相分离、有机溶剂萃取等方法提取糖蛋白。
糖蛋白的分离制备常采用离子交换层析、凝胶过滤、凝集素亲和层析等方法获得，其中由几种不同类型凝集素亲合柱组成的序列凝集素亲合层析(SLAC)法是较好的方法[8]。
在糖组学糖蛋白糖链结构研究中, 随着研究技术的发展, 也有不经过糖蛋白提取纯化的步骤而以整个细胞为研究对象, 直接对其表面糖蛋白糖链进行相关结构研究的，比如糖芯片法技术。
尽管这种方法较为便捷, 但其所获得糖链结构信息比较有限。
4.糖链的获得4.1糖捕捉法一些游离糖、单糖和寡糖可与植物凝集素特异结合，通过不同凝集素柱可直接富集得到目标糖链。
通过与糖组学组数据库结合使用, 这种方法能系统地鉴定可能的糖蛋白和糖基化位点, 目前大量用于糖组研究。
常用的凝集素有刀豆素A（CoA）、半乳糖凝集素（LEC-6或GaL6）、花生凝集素（PNA）、橙黄网胞盘菌凝集素（AAL）等，但是值得注意的是不同类型的糖蛋白和糖肽需要使用不同的凝集素。
具体过程如下[9]：（1）凝集素亲和层析-1( 用于糖蛋白分离)：凝集素柱的分离效果与要分离的糖蛋白的聚糖类型有关，因此不同组别糖蛋白的纯化步骤可以单独或串联使用不同的凝集素柱。
（2）蛋白质消化:将分离得到的糖蛋白用相应的蛋白酶消化为糖肽。
（3）凝集素亲和层析-2( 用于糖肽分离) : 采用与步骤1相同的凝集素柱从消化液中捕集目的糖肽。
（4）得到糖链：用N-寡聚糖糖肽酶消化糖肽释放出肽链和糖链。
（5）肽链和糖链分别经HPLC/MS分离鉴定并获得肽序列和糖链分子量。
（6）结合已有的数据库，分析蛋白质和糖的结构信息。
（7)然后,使用不同的凝集素柱进行循环，捕集其它类型的糖肽，以对某种糖蛋白进行较全面的糖组学研究。
4.2电泳法硫酸化、唾液酸化的蛋白糖链可用电泳法分离纯化。
中性蛋白糖链通过与硼酸作用形成带电的复合物，也可用电泳分离。
电泳技术不仅可以对糖蛋白糖链进行一定的分离纯化, 还可以给出其相关结构信息。
荧光辅助糖电泳(FACE)、毛细管电泳(CE)等是糖链分离纯化、结构解析的常用工具。
糖链在荧光标记后进行的PAGE 电泳即FACE , 通过RAAM 法和标准糖链的比对可以给出目标糖蛋白糖链的结构信息,相关的N-糖链FACE 测序试剂盒已商品化。
CE可快速分离分析微量糖链, 且不同缓冲体系中标准糖链的CE 行为构建的糖谱，可以用于相关未知糖链的结构鉴定。
但CE 重现性不好, 目前还不能用于制备。
SDS-PAGE 胶上酶解法可同时分析糖蛋白糖链结构和糖基化位点，适用于不易纯化或量少的样品，是糖组学糖蛋白糖链结构研究的有力工具。
此外二维电泳结合特殊染色技术获得糖链的方法灵敏度高，检测限度可达300pg。
4.3液相色谱法多维液相色谱法是一种精确的糖组分离系统。
Takahashi[10]等建立三维糖谱图技术是用N-寡聚糖糖肽酶消化糖肽释放糖链，用高碘酸衍生在HPLC上，先后经过二乙基氨基乙基离子交换柱、C18疏水柱和硅酰胺亲水柱分离，洗脱数据分别列在三维坐标上，获得三维液相糖图谱，借助连续的外切糖苷酶消化目标聚糖点获得结构信息。
4.4固相萃取技术固相萃取是由色谱理论发展的一种固-液相萃取的物理过程。
样品中目标成分通过溶剂流通被吸附在固相上，而其他杂质则随溶剂流出，再通过合适的洗脱剂将目标成分洗脱下来，获得所需目标成分。
现常用石墨碳固相萃取小柱和C18小柱富集纯化糖链。
C18小柱用键合硅胶C18做填料为反相吸附剂，石墨碳小柱填料即为活性炭，二者常用于分离糖链与蛋白质及除去盐等杂质[12]。
4.5糖微阵列技术糖微阵列技术是生物芯片中的一种，是将带有氨基的各种聚糖共价连接在玻璃芯片上，芯片的表面可以进行化学反应。
一块芯片上可排列200 种以上不同的糖结构，几乎函盖了全部末端糖的主要类型。
因为糖蛋白通常只能识别糖链中的最后几个末端糖残基，推测天然存在的末端序列大约有500 种左右。
这种技术已成功用于糖结合蛋白( 凝集素) 的筛选和表征[13]，但目前可用于微阵列的糖数量还非常有限,从而限制了该技术的广泛应用.为此,有研究等用凝集素代替聚糖固定在芯片上，建立了凝集素微阵列技术，以快速分析糖基化蛋白质[13]。
随后, 又将瞬息场荧光检测技术与凝集素微阵列相结合，形成瞬息场荧光辅助凝集素微阵列技术，即时观察多种糖-凝集素反应，显著提高了检测灵敏度。
5.糖链的鉴定技术5.1质谱法质谱可以对各种糖链进行结构分析, 是解决糖链结构的有效手段。
用于糖组学的生物质谱目前主要有电喷雾电离质谱(ESI-MS)、基质辅助激光解吸电离时间飞行质谱(MALDI-TOF-MS)［14,15］、傅立叶变换离子回旋共振质谱等。
电喷雾质谱和基质辅助激光解吸飞行时间质谱因其独特的“软电离”方式，可较好地对高极性、难挥发、热不稳定的糖等生物大分子进行结构分析而被称为生物质谱。
糖链结构研究中，ESI-MS 无需衍生化就能确定糖链的组成和结构，但易受样品和溶剂中干扰物的影响。
与之相比，MALDI-TOF-MS 因对干扰物忍受力强、产生的碎片离子少和图谱没有ESI-MS 中的多电荷特性而更容易解析等优点而成为目前糖链结构解析的常用工具。
5.2核磁共振法目前，核磁共振（NMR）技术已成为糖链立体化学结构分析最重要的方法之一，可确定糖链的构型、连接位置、支和微观多样性。
研究人员利用二维1H NMR技术糖蛋白的糖链进行结构分析。
此后，利用ESI-MS 和1H NMR技术发现了人乳中新的糖链结构。
但NMR 测定糖的讯峰重叠严重，解析较难，灵敏度不高，而且多维NMR 需要毫克级样品，这对多数糖复合物中的微量糖链是很难达到的。
6.展望糖组学已经是继基因组学，蛋白质组学之后给生命科学带来新鲜血液的部分，所以发展糖组学势在必行。
糖组学的研究完全依赖于糖组学技术的发展，当然糖组学技术近年来已取得明显进展，有力地促进了糖组学的发展。
但因糖链本身结构的复杂性，在技术上仍然面临许多问题需要解决，如糖链的结构分析和共价键的确定仍是低通量的工作，尚缺乏快速、大量测定细胞所有糖链结构的技术，在糖链的性质和功能研究尤其是功能研究方面进展缓慢。
上述问题的解决尚需研究者艰苦卓绝的努力。
参考文献[1]金城.中国糖工程研究的兴起与发展[J].生物工程学报,2015,31(6):797−804.[2]Taniguchi N,EkwuniA,ko JH,et al.A glycomic approach to the identification and characterlzation of glycoprotein function function in cells transfected with glycosyltransferase genes[J].Journal of Proteomics,2001,1(2):239-247.[3]王川.糖组学-破解生命信息的第3种途径[J].生物学通报,2005,40（5）:8-9.[4]金城.糖生物学-破解基因组功能的必由之路[J].中国科学院研究生院学报，2001,18(1):66-75.[5]杨珺,蔡绍皙,邹全明.糖组学研究技术及其进展[J].生物化学与生物物理进展，2005,32(1):9-12.[6]郭丽娜,王洪荣,李宪臻.糖组学研究策略及前沿技术研究策略[J].中国生物化学与分子生物学报，2006，22( 9) : 685-690.[7]武金霞,赵晓瑜.糖蛋白的结构功能和分析方法[J].生物技术通报,2004（1）:31-34.[8]Qiu R,Regnier F e of multidimensional lectin affinity chromatography in differential glycoproteomics[J].Analytical Chemistry,2005,77(9):2802—2809.[9]Lee LY,Hincapie M,Packer N,Baker MS,et al. An optimized approach for enrichment of glycoproteins from cell culture lysates using native multi-lectin affinity chromatography[J].Journal of Separation Science,2012,35( 18) : 2445-2452．[10]Takahashi N.Three-dimensional maping of N-linked oligosaccharides using anion-exchange,hydrophobic and hydrophilic liquid chromatography[J].Journal of Chromatography A,1996,720(1-2):217-255.[11]Horlacher T,Noti C,de Paz JL,et al.Characterization of annexin A1 glycan binding reveals binding to highly sulfated glycans with preference for highly sulfated heparan sulfate and heparin[J].Biochemistry,2011,50(13) : 2650-2659．[12]曾菊,程肖蕊,周文霞等.糖组学研究进展[J].中国药理学与毒理学杂志,2012,28(6):923-931.[13]Oyelaran O,Gildersleeve JC.Glycan arrays: recent advances and futureChallenge[J].Current Opinion Chemical Biology,2009,13( 4) : 406-413．[14]Karg SR,Frey AD,Ferrara C,et al.A small-scale method for the preparation of plant N-linked glycans from soluble proteins for analysis by MALDI-TOF mass spectrometry[J].Plant Physiology Biochemistey，2009，47(2) : 160-166．[15]Franc V,Sebela M,Rehulka P,et al.Analysis of N-glycosylation in maize cytokinin oxidase/dehydrogenase 1 using a manual microgradient chromatographic separation coupled offline to MALDI-TOF/TOF mass spectrometry[J].Journal of Proteomics,2012,75(13): 4027-4037．[16]孙兴权,李静,耿美玉等.糖组学研究中糖蛋白糖链结构分析技术[J].2007,19(1):130-134.。