科學家開發蛋白質「讀糖」新工具

美國科學家日前開發出一種被稱為EXoO的分子工具，可以解碼蛋白質上特定糖的附著位點，而這種改變可能是由疾病導致的。這項發表在《分子系統生物學》的研究成果，介紹了該工具的開發過程及其在人體血液、腫瘤和免疫細胞中的成功應用。

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，雖然蛋白質是根據脫氧核糖核酸（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，尤其是在患病的情況下。

約翰斯·霍普金斯大學醫學院病理學助理研究員Weiming Yang表示：「在糖生物學領域，研究人員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確定這一點。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一個名為OpeRATOR的程序用於研究其他糖連接蛋白和細菌酶的情況。它可以在O-聚糖的附著位點切割蛋白質。如今，他們利用這個程序與大量不同的反應結合又開發出EXoO。簡而言之，該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持物上，用OpeRATOR酶處理後，這些片段在O-聚糖附著位點釋放小塊蛋白質，然後分析小塊蛋白質便可以確定糖附著的位置。

Yang表示：「這種方法非常好。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。」

為確定新程序的有效性，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6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。

研究人員在腎組織中繪製出2804個含O-聚糖蛋白質的蛋白質片段，其中有來自592個蛋白質的1781個附著位點。在T細胞中，有1982個含O-聚糖蛋白質的蛋白質片段，其中有來自590個蛋白質的1295個附著位點。在血清中，有1060個含O-聚糖蛋白質的蛋白質片段，其中有來自306個蛋白質的732個附著位點。

研究人員將這些數據與3個不同糖蛋白組資料庫中由其他研究團隊完成的數據進行了比較，結果顯示，有2580個從未報告的O-聚糖位點，較已知位點增加了94％。

研究人員在比較正常和癌變的腎組織時發現有56種蛋白質的O-聚糖附著在前述兩種組織中。同時，與正常細胞相比，他們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。

約翰斯·霍普金斯大學醫學院病理學教授Hui Zhang是這份報告的資深作者，他表示：「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-連接糖基化的科學家能有所幫助。」（編譯：趙熙熙）

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