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新的分子工具識別糖 - 蛋白質附件

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2018/12/10

約翰霍普金斯大學醫學院的研究人員,開發出一種他們稱為EXoO的新分子工具,可以解碼蛋白質上的特定的糖附著位點,而這種改變可能是由疾病導致的。該研究發表在Molecular systems Biology《分子系統生物學》上,介紹了該工具的開發過程,及其在人體血液、腫瘤和免疫細胞上的成功應用。

人類細胞製造的所有蛋白質中有一半附著糖分子,其中以N-聚糖和O-聚糖最為常見。目前O-聚糖,由於沒有足夠的工具進行識別而難以開展研究。此外,雖然蛋白質是根據DNA藍圖編碼和製造的,但蛋白質上是否附著糖分子,以及附著的糖分子數量卻有所不同,尤其是在疾病的情況下。

約翰霍普金斯大學醫學院病理學助理研究員Weiming Yang博士表示:糖生物學領域,所面臨的最大挑戰就是確定哪些糖,與哪些蛋白質,在什麼位點結合。我們現在已經開發出一種可靠的方法來做到這一點。此外,我們已經證明EXoO可以用於所有類型的樣本,包括組織、體液和細胞。」

該研究小組曾開發出,用於研究其它糖連接蛋白和細菌酶的一個名為OpeRATOR的程式,它可以在O-聚糖的附著位點切割蛋白質。如今,他們利用這個程式與大量不同的反應結合,又開發出了EXoO。簡而言之,此方法首先將蛋白質樣品消化成較小的片段,然後將這些片段連接到固體支援物上,用OpeRATOR酶處理,其在O-聚糖附著位點釋放小塊蛋白質,然後分析那些小塊蛋白質以確定糖附著的位置。

Yang 表示:我們證明了EXoO是第一個可以識別聚糖附著位點,以及該位點附著的特定聚糖的有效工具。

為確定新程式的有效性,研究小組首先將EXoO用於一個已充分研究的乙二醇 - 胎兒小牛蛋白,該蛋白已知含有6個潛在的O-聚糖附著位點。通過EXoO檢測該蛋白質後,研究小組確認了所有六個已知位點,並發現了第七個位點。

研究小組隨後研究了EXoO是否可以用於更大的複雜蛋白質混合物。他們將EXoO方法用於研究正常腎臟樣本、3名腎透明細胞癌患者的癌變腎臟樣本、以及T細胞和血清。在腎組織中繪製出2,804個含O-聚糖蛋白質的35,848個蛋白質片段,有來自592個蛋白質的1,781個附著位點。在T細胞中能夠在1,982個含O-聚糖蛋白質上繪製4,623個蛋白質片段,有來自590個蛋白質的1,295個附著位點。在血清中可繪製1,060O-聚糖蛋白質的6,157個蛋白質片段,有306個總蛋白質的732個附著位點。

他們將這些資料與三個不同糖蛋白組資料庫中,由其他團隊完成的資料進行比較,結果顯示,有2,580個從未報告的O-聚糖位點,較已知位點增加94%。

研究人員在比較正常和癌變的腎組織時,發現了56種蛋白質的O-聚糖附著在前述兩種組織中有所不同。相較於正常細胞,在腫瘤細胞中的兩種已知與腎癌無關的蛋白質上發現了新的變化。研究人員說,這些結果表明O-聚糖對蛋白質的附著是動態的,並且可能具有很高的疾病特異性。

報告的資深作者,約翰霍普金斯大學醫學院病理學教授Hui Zhang博士表示:我們希望這個工具對於研究人員,以及研究正常生物學和疾病中O-連接糖基化的相關人士能有所幫助。