上海設(shè)施質(zhì)譜系統(tǒng)黃超蘭研究員合作開發(fā)新型糖基化修飾分析技術(shù)
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時(shí)間:2017-09-08
9月5日,Nature子刊Nature Communication在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施質(zhì)譜系統(tǒng)黃超蘭研究員與復(fù)旦大學(xué)楊芃原教授、中科院計(jì)算所賀思敏研究員的研究團(tuán)隊(duì)合作成果:“pGlyco 2.0 enables precision N-glycoproteomics with comprehensive quality control and one-step mass spectrometry for intact glycopeptide identification”。該研究展示了高通量、高質(zhì)量的完整N糖肽分析流程,為精準(zhǔn)糖蛋白質(zhì)組分析提供了新的分析工具,并提供了新的糖肽譜圖質(zhì)量評(píng)估方法以及目前最大的糖肽數(shù)據(jù)集。
隨著基于質(zhì)譜技術(shù)蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展,蛋白質(zhì)后修飾組學(xué)的研究日趨成熟,相關(guān)成果也大量涌現(xiàn)。其中磷酸化、乙?;群笮揎椀姆治黾夹g(shù)已經(jīng)有著非常好的推廣應(yīng)用,糖基化則是最復(fù)雜的蛋白后修飾之一,具有非常高的技術(shù)難度,但具有多種重要的生物學(xué)功能。與其他蛋白后修飾相比,糖基化不但會(huì)產(chǎn)生宏觀不均一性(每個(gè)蛋白上可能有多個(gè)后修飾位點(diǎn)),更會(huì)產(chǎn)生海量的微觀不均一性(每個(gè)位點(diǎn)上可能有幾十甚至上百種不同的后修飾基團(tuán))。除此之外,糖鏈本身的離子化效率很低。這些因素的結(jié)合使得糖基化分析的通量和質(zhì)量遠(yuǎn)低于蛋白質(zhì)組學(xué)的常規(guī)分析水平。目前已有的糖基化分析方法有明顯的局限性:大部分方法僅能分析糖鏈或糖基化位點(diǎn)等不完整的糖基化信息,而基于糖肽的位點(diǎn)特異性分析方法則存在通量低、假陽(yáng)性率高、數(shù)據(jù)質(zhì)量難以評(píng)測(cè)等問(wèn)題。
該研究開發(fā)了多種技術(shù),解決了上述完整糖肽分析的三個(gè)問(wèn)題。首先,研究人員廣泛測(cè)試了目前最新質(zhì)譜儀器支持的各種碎裂方式并進(jìn)行了系統(tǒng)性分析、模擬,最后挑選了經(jīng)過(guò)優(yōu)化的階梯能量HCD(higher-energy collisional dissociation)作為糖肽的質(zhì)譜圖采集方法。這種方法能夠獲得豐富的完整糖肽碎片信息,同時(shí)保證了數(shù)據(jù)采集效率。隨后,研究人員開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完整糖肽檢索引擎pGlyco2.0。pGlyco2.0能夠充分利用階梯能量HCD糖肽譜圖種的碎片信息,并且在糖鏈、肽段和糖肽三個(gè)層面都進(jìn)行質(zhì)控,從而獲得高質(zhì)量的鑒定結(jié)果。通過(guò)測(cè)試,pGlyco2.0的假陽(yáng)性率不到1%,而目前最常用的商用軟件Byonic,其假陽(yáng)性率在特定情況下高達(dá)20%。該質(zhì)控流程為完整糖肽分析領(lǐng)域提供了全新的工具和標(biāo)準(zhǔn),可以作為后續(xù)方法發(fā)展的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。最終,研究人員使用pGlyco2.0整套流程,在小鼠五個(gè)臟器(心肝腦肺腎)中,鑒定了超過(guò)一萬(wàn)條非冗余糖肽,是目前最大的完整糖肽數(shù)據(jù)集。
國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施質(zhì)譜系統(tǒng)黃超蘭研究員和彭超博士參與了相關(guān)工作,黃超蘭研究員為共同通訊作者,復(fù)旦大學(xué)為第一完成單位。該項(xiàng)目得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,國(guó)家重大儀器專項(xiàng),973和863計(jì)劃的支持。

圖:完整糖肽檢索引擎pGlyco2.0