美國(guó)科學(xué)家日前開(kāi)發(fā)出一種被稱為EXoO的分子工具，可以解碼蛋白質(zhì)上特定糖的附著位點(diǎn)，而這種改變可能是由疾病導(dǎo)致的。這項(xiàng)發(fā)表在《分子系統(tǒng)生物學(xué)》的研究成果，介紹了該工具的開(kāi)發(fā)過(guò)程及其在人體血液、腫瘤和免疫細(xì)胞中的成功應(yīng)用。

人類細(xì)胞制造的所有蛋白質(zhì)中有一半附著糖分子，其中以N-聚糖和O-聚糖最為常見(jiàn)。目前O-聚糖由于沒(méi)有足夠的工具進(jìn)行識(shí)別而難以開(kāi)展研究。此外，雖然蛋白質(zhì)是根據(jù)脫氧核糖核酸（DNA）藍(lán)圖編碼和制造的，但蛋白質(zhì)上是否附著糖分子以及附著的糖分子數(shù)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(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)助理研究員Weiming Yang表示：“在糖生物學(xué)領(lǐng)域，研究人員所面臨的最大挑戰(zhàn)就是確定哪些糖與哪些蛋白質(zhì)，在什么位點(diǎn)結(jié)合。我們現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種可靠的方法來(lái)確定這一點(diǎn)。此外，我們已經(jīng)證明EXoO可以用于所有類型的樣本，包括組織、體液和細(xì)胞。”

該研究小組曾開(kāi)發(fā)出一個(gè)名為OpeRATOR的程序用于研究其他糖連接蛋白和細(xì)菌酶的情況。它可以在O-聚糖的附著位點(diǎn)切割蛋白質(zhì)。如今，他們利用這個(gè)程序與大量不同的反應(yīng)結(jié)合又開(kāi)發(fā)出EXoO。簡(jiǎn)而言之，該方法首先將蛋白質(zhì)樣品消化成較小的片段，然后將這些片段連接到固體支持物上，用OpeRATOR酶處理后，這些片段在O-聚糖附著位點(diǎn)釋放小塊蛋白質(zhì)，然后分析小塊蛋白質(zhì)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(gè)可以識(shí)別聚糖附著位點(diǎn)以及該位點(diǎn)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用于一個(gè)已充分研究的乙二醇—胎兒小牛蛋白，該蛋白已知含有6個(gè)潛在的O-聚糖附著位點(diǎn)。通過(guò)EXoO檢測(cè)該蛋白質(zhì)后，研究小組確認(rèn)了所有6個(gè)已知位點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)了第七個(gè)位點(diǎn)。

研究小組隨后研究了EXoO是否可以用于更大的復(fù)雜蛋白質(zhì)混合物。他們將EXoO方法用于研究正常腎臟樣本、3名腎透明細(xì)胞癌患者的癌變腎臟樣本，以及T細(xì)胞和血清。

研究人員在腎組織中繪制出2804個(gè)含O-聚糖蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)片段，其中有來(lái)自592個(gè)蛋白質(zhì)的1781個(gè)附著位點(diǎn)。在T細(xì)胞中，有1982個(gè)含O-聚糖蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)片段，其中有來(lái)自590個(gè)蛋白質(zhì)的1295個(gè)附著位點(diǎn)。在血清中，有1060個(gè)含O-聚糖蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)片段，其中有來(lái)自306個(gè)蛋白質(zhì)的732個(gè)附著位點(diǎn)。

研究人員將這些數(shù)據(jù)與3個(gè)不同糖蛋白組數(shù)據(jù)庫(kù)中由其他研究團(tuán)隊(duì)完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示，有2580個(gè)從未報(bào)告的O-聚糖位點(diǎn)，較已知位點(diǎn)增加了94％。

研究人員在比較正常和癌變的腎組織時(shí)發(fā)現(xiàn)有56種蛋白質(zhì)的O-聚糖附著在前述兩種組織中。同時(shí)，與正常細(xì)胞相比，他們?cè)谀[瘤細(xì)胞中的兩種已知與腎癌無(wú)關(guān)的蛋白質(zhì)上發(fā)現(xiàn)了新的變化。研究人員說(shuō)，這些結(jié)果表明，O-聚糖對(duì)蛋白質(zhì)的附著是動(dòng)態(tài)的，并且可能具有很高的疾病特異性。

約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教授Hui Zhang是這份報(bào)告的資深作者，他表示：“我們希望這個(gè)工具對(duì)于研究人員以及研究正常生物學(xué)和疾病中O-連接糖基化的科學(xué)家能有所幫助。”（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 趙熙熙）