叶明亮研究员、秦洪强研究员团队建立O-GlcNAc糖肽的可逆酶促化学标记策略

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近日，我所生物分离分析新材料与新技术研究组（1809组）叶明亮研究员、秦洪强研究员团队与中科院上海药物所黄蔚研究员团队合作，提出并构建了O-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc）糖肽的可逆酶促化学标记策略，并与亲水作用色谱富集方法相结合，实现了O-GlcNAc糖基化的高灵敏度检测，为生物样品中蛋白质O-GlcNAc糖基化的高覆盖度检测提供了一种简便有效的手段。
　　O-GlcNAc修饰主要发生在丝氨酸或苏氨酸（Ser/Thr）的残基，是一种重要的蛋白质翻译后修饰（PTM），参与调控细胞代谢、信号转导、免疫应答等生理过程。由于O-GlcNAc的低丰度、高度动态变化性，极大地增加了富集与分析的难度。目前，现有的抗体等非共价作用富集策略存在亲和力低、富集效率低等问题；化学酶促标记法等富集策略虽然显著提高了糖肽富集的特异性，但是该策略引入大质量标签，降低了糖肽的鉴定效率。

糖肽

　　针对上述问题，合作团队发展了一种可逆标记的无损富集检测策略。在该策略中，科研人员首先利用糖苷内切酶突变体Endo-M N175Q的转糖酶连接活性，将N-糖链基团连接到O-GlcNAc糖单元，从而提高O-GlcNAc糖肽的亲水性；接着，基于延长糖链的亲水性，采用亲水作用色谱方法对O-GlcNAc标记糖肽进行富集；最后，利用野生型糖苷内切酶Endo-M/S的水解活性，将富集后糖肽中的标记糖链释放，实现O-GlcNAc糖肽的无痕富集，避免了标记糖链对O-GlcNAc糖肽鉴定效率的影响，以此实现了O-GlcNAc糖肽的无损富集与检测。
　　合作团队将该方法应用于HeLa细胞核蛋白质O-GlcNAc糖基化的分析，从1.1mg蛋白样品中共鉴定到1414处潜在O-GlcNAc糖基化位点，其中637处（约45%）未在人源O-GlcNAc糖基化数据库中收录（1985-2020年），丰富了O-GlcNAc糖蛋白组基础数据。本工作鉴定到的O-GlcNAc糖蛋白中，包括识别RNA上N6-甲基腺苷（m6A）的YTHDF1和YTHDF3蛋白，以及与之形成相互作用网络的另外13种蛋白，后者与剧烈条件下应激小体的形成密切相关，为应激小体形成与蛋白质O-GlcNAc之间的作用机制研究提供了新线索。
　　相关研究成果以“Endo-M Mediated Chemoenzymatic Approach Enables Reversible Glycopeptide Labeling for O-GlcNAcylation Analysis”为题，发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。该工作的共同第一作者是我所1809组博士研究生陈尧和中科院上海药物所唐峰博士。上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、我所创新基金、中科院青促会基金等项目的资助。（文/图 秦洪强）
　　文章链接：https://doi.org/10.1002/ange.202117849


        文章来源：大连化物所
      秦洪强，山东省高密市人。2007年本科毕业于天津大学药学院，2013年获得中国科学院分析化学博士学位，指导教师邹汉法研究员。2013年留所工作，并入选中国科学院大连化学物理研究所优秀青年人才计划，破格提拔为副研究员，2018年晋升为研究员。目前，研究方向是蛋白质及其翻译后修饰的转化医学研究，主要包括蛋白质糖基化的微观不均一性分析（包括N-和O-连接糖基化），并将其应用于肿瘤干细胞、肿瘤微环境等高灵敏度分析。目前发表包括Angew. Chem. Int. Ed., Anal. Chem., Chem. Commun.等SCI论文50余篇，文章他引超过1000次。
       叶明亮，2001年8月在中科院大连化学物理研究所获博士学位，并获中科院院长特别奖。2001年年底赴美国华盛顿大学化学系从事博士后研究，主要进行生物分子的高灵敏度荧光检测与高效分离方面的研究，2003年初来到美国系统生物研究所从事高通量蛋白质组学方面的研究。2004年年底回到中国科学院大连化学物理研究所并入选中科院 “百人计划”。