2011值得關注的技術：糖蛋白組學

日期：2012-01-06 08:45:28

《Nature Methods》盤點2011年度技術，選出了最受關注的技術成果：人工核酸酶介導的基因組編輯（genome editing with engineered nucleases）技術。

除了進一步編輯以外，《Nature Methods》也整理出了2011年最值得關注的幾項技術，分別為：單細胞技術（Single-cell methods）、功能基因組資源（Functional genomic resources）、糖蛋白組學（Glycoproteomics）、單倍體因果突變（Causal mutations in a haploid landscape）、單層光生物成像（Imaging life with thin sheets of light）、非模式生物（Non–model organisms）、光基礎電生理學（Light-based electrophysiology）和RNA結構（RNA structures ）。

蛋白質組學（proteomics）無疑已經成為了功能基因組學研究的重點，目前已經能夠快速準確的提取并鑒定蛋白，甚至達到了高通量飛克分子量(fmol)數量級。但是一個成熟蛋白質的生物學活性需翻譯后修飾，這些修飾對于了解蛋白功能具有十分重要的意義，其中糖基化修飾是最重要的修飾方式之一，因此糖蛋白組學（Glycoproteomics）應運而生。

由于糖基化在多種生物學過程中起重要作用，比如細胞調控，免疫應答等，而且更加重要的是這種修飾方式還參與了正常細胞轉化為腫瘤細胞的信號轉導過程，因此科學家們對于糖蛋白組學十分感興趣，但是目前這一領域的技術方法卻嚴重缺乏，尤其是在幾個方法學技術方面。

首先作為一個翻譯后修飾過程，糖基化從定義上來說是屬于非模板性的，與其它簡單的翻譯后修飾，比如磷酸化不同，多聚糖結構存在極大的差異，導致其分析尤為困難。一個簡單的蛋白可以有上十種，上百種不同的多聚糖修飾基團，而且蛋白糖基化修飾在細胞中豐度低，自我修飾化學計量數也低。

其次目前糖蛋白組學研究領域，以及蛋白質組學研究領域常常分屬于不同的領域，糖蛋白組學研究人員分析多聚糖結構，但忽略了其來源蛋白主體本身，而蛋白質組學研究人員分析蛋白，卻忽略了其上附著的多聚糖。不過現在科學家們也越來越認識到了整體研究的重要性，蛋白質組學研究人員近期還報道了利用高通量方法，檢測蛋白糖基化位點的新成果——雖然這還不是多聚糖結構的相關成果。糖蛋白組學研究組也開始集中分析單個蛋白上出現的所有多聚糖結構——雖然這還并不是高通量分析。

質譜技術已經成為了蛋白質組學研究中的一種成熟技術，也同樣在糖蛋白組學中扮演重要角色，蛋白鏈和多聚糖鏈之間存在顯著的化學特性差異，這帶來了測序挑戰，但高分辨率質譜分析儀器，以及一些更先進的片段分析方法能幫助我們，除此之外，質譜分析之前的糖蛋白分離和純化，以及之后的生物信息學分析也是重要的技術之一。

商業性的相關產品儀器不少，比如賽默飛世爾的Thermo Scientific LTQ Orbitrap組合式質譜儀在蛋白質組學，即蛋白質及其在生物體系中的結構和功能的大規模研究方面發揮了重要作用，可以說是識別完整蛋白和酶消化蛋白、找到發生化學修飾的蛋白及識別修飾的類型和位點的重要儀器之一。

2011年糖蛋白組學研究也獲得了不少成果，比如研究人員確定了一種能夠產生糖蛋白的酶的結構，化學修飾中最頻繁的與天冬酰胺相連的糖基化，是由低聚糖轉移酶（OST）催化的，這種酶是位于內質網中的一種膜蛋白復合物，研究人員完成了這種酶與一個受體肽形成復合物的細菌OST的X射線結構測定，為了解酰胺態氮激發和糖基化提供了分子基礎，也為糖蛋白和復合糖治療藥物的生成提供了新思路。