蛋白质糖基化的研究及进展

学 报Journal of China Pharmaceutical University 2023，54（6）：674 - 681674蛋白质糖基化修饰的非变性构象分辨质谱研究进展贾翼菲1，王雅梅1，李功玉1，2*（1南开大学化学学院，分析科学研究中心，天津市生物传感与分子识别重点实验室，天津 300071；2物质绿色创造与制造海河实验室，天津 300192）摘 要 糖基化是蛋白质最重要的翻译后修饰之一，能够调控蛋白质的电荷态、结构及分子间相互作用等，进而影响其功能。

糖基化的高度异质性导致传统的结构解析方法很难对糖蛋白进行全面表征。

随着分析技术的发展，质谱在糖蛋白结构解析中发挥了重要作用。

蛋白质组学质谱技术可在多肽水平上对复杂、低丰度蛋白质糖基化修饰的化学组成与位点信息进行鉴定。

非变性质谱技术（native mass spectrometry，nMS）则直接在完整蛋白水平上揭示聚糖异质性及其对蛋白高级结构和相互作用的调控效应。

作为结构质谱的代表性技术，基于离子淌度的nMS受益于离子淌度仪的构象分辨能力和构象去折叠功能，能够在非变性质谱的基础上提供离子的三维动态结构信息，为异构体结构快速鉴定提供不可替代的解决方案。

本文重点介绍了两种新兴离子淌度质谱技术，即非变性动态构象分辨质谱技术和糖型分辨结构质谱技术，并以3种常见蛋白体系为例，介绍其在糖蛋白构象研究领域的最新进展。

关键词蛋白糖基化；非变性质谱技术；构象分辨质谱；离子淌度质谱；碰撞诱导去折叠中图分类号R363 文献标志码 A 文章编号1000 -5048（2023）06 -0674 -08doi：10.11665/j.issn.1000 -5048.2023060901引用本文贾翼菲，王雅梅，李功玉.蛋白质糖基化修饰的非变性构象分辨质谱研究进展［J］.中国药科大学学报，2023，54（6）：674–681. Cite this article as：JIA Yifei，WANG Yamei，LI Gongyu. Recent progress of protein glycosylation characterization utilizing native conformer-resolved mass spectrometry［J］.J China Pharm Univ，2023，54（6）：674–681.Recent progress of protein glycosylation characterization utilizing native conformer-resolved mass spectrometryJIA Yifei1, WANG Yamei1, LI Gongyu1,2*1Tianjin Key Laboratory of Biosensing and Molecular Recognition, Research Center for Analytical Science, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071; 2Haihe Laboratory of Sustainable Chemical Transformations, Tianjin 300192, China Abstract Glycosylation of proteins, one of the most prevalent and complex post-translational modifications occurring in nature, plays a crucial role in regulating protein net charge, conformation, binding properties and, ultimately, biological function.Traditional structural techniques are not amenable for glycoproteins due to the inherent heterogeneity of oligosaccharides.With the advances in analytical technique, mass spectrometry dis⁃plays an increasingly crucial role in elucidating the structure of glycoproteins.Mass spectrometry-based pro⁃teomic technique can dissect the chemical composition and site information of low-abundance glycosylation at the peptide level.Instead, native mass spectrometry (nMS) can analyze intact glycoproteins while maintaining the information for glycan heterogeneity, and the insights into the regulatory effects of glycosylation on protein higher order structures and interactions with other proteins or ligands.As a representative structural mass spectrometry tool, ion mobility-based nMS strategy is powered by its conformer-resolving capability and by the feasibility of conformer manipulation through collision-induced unfolding.Consequently, native IM-MS analysis can provide rich information of dynamic protein conformations, allowing for the rapid identification and differ⁃收稿日期2023-06-09 *通信作者Tel：159****1043E-mail：ligongyu@基金项目国家自然科学基金资助项目（No.22104064，No.22293030，No.22293032）；国家重点研发计划青年科学家项目资助（No.2022YFA1305200）第 54 卷第 6 期贾翼菲，等：蛋白质糖基化修饰的非变性构象分辨质谱研究进展entiation of protein isoforms in an unprecedented manner.In this review, we briefly introduced two emergingnative IM -MS analytical modes, dynamic conformer -resolving mode and glycoform -resolving mode.Besides, we also discussed the recent progress of conformational and topological characterization of intact glycoproteins with three typical model systems based on two above -mentioned emerging modes of native IM -MS.Key words protein glycosylation; native mass spectrometry; conformer -resolving mass spectrometry; ion mobili⁃ty -mass spectrometry; collision -induced unfoldingThis study was supported by the National Natural Science Foundation of China (No.22104064, No.22293030, No.22293032) and the National Key R&D Program of China (No.2022YFA1305200)糖基化（glycosylation ）是一种普遍且重要的翻译后修饰类型，在调控蛋白结构、信号传导、免疫应答、胚胎发育等过程中发挥重要作用［1］。

蛋白质糖基化分析报告1. 引言蛋白质糖基化是一种重要的共价修饰形式，它在细胞和生物体内发挥着重要的生理功能。

糖基化修饰可以调节蛋白质的稳定性、活性和相互作用，从而影响细胞信号传导、免疫应答和疾病发展等过程。

为了深入了解蛋白质糖基化的模式和功能，我们进行了一系列的分析和实验，本报告将详细介绍我们的研究过程和结果。

2. 实验设计为了分析蛋白质糖基化，我们采用了以下步骤：2.1 样品预处理我们首先从生物样品中提取蛋白质，并对其进行预处理。

这个步骤旨在去除潜在的污染物和干扰因素，以保证后续实验的准确性和可靠性。

2.2 糖基化位点富集为了富集糖基化的蛋白质，我们使用了特定亲和剂或化学方法。

这些方法可以选择性地结合糖基化的蛋白质，从而使其在后续分析中得到更好的检测和定量。

2.3 质谱分析富集后的蛋白质样品被进一步分析，我们使用质谱技术对样品中的糖基化修饰进行定性和定量。

质谱分析可以提供蛋白质的序列信息和糖基化修饰的位置，帮助我们理解蛋白质糖基化的模式和机制。

2.4 数据分析最后，我们对质谱数据进行分析和解读。

这包括糖基化位点的鉴定、糖基化修饰的定量和糖基化模式的统计分析。

我们使用统计学方法和专业软件对数据进行处理，从而得到准确和可靠的结果。

3. 结果与讨论在我们的研究中，我们成功地分析了蛋白质糖基化的模式和功能。

通过质谱分析和数据处理，我们鉴定了一系列的糖基化位点，并确定了它们的修饰水平和模式。

我们发现，糖基化修饰在细胞信号传导和疾病发展中起着重要的调节作用。

通过对富集样品的质谱分析，我们发现一些关键的糖基化位点与特定的细胞信号通路或疾病相关。

这些结果为进一步研究相关疾病的机制和治疗提供了重要的线索。

此外，我们还发现不同蛋白质的糖基化模式存在差异。

有些蛋白质可能在特定位点上具有多个糖基化修饰，而其他蛋白质可能只有单个糖基化修饰。

这些差异可能反映了不同蛋白质的功能需求和调控机制。

总之，我们的研究结果强调了蛋白质糖基化在细胞和生物体内的重要性，并为进一步深入研究蛋白质糖基化的功能和机制提供了基础。

蛋白质的糖基化的研究历史
1研究历史
蛋白质糖基化研究的历史可以追溯到上个世纪六十年代，当时了解和调控蛋白质糖基化及其所导致的生物学过程都仍处于起步阶段。

当然，从中古代就有关于糖醛酸元素和其他非结构性残基在蛋白质上的了解，但不到20世纪40年代，研究者才开始有意识地探索蛋白质的糖化。

2有意识地探索
20世纪40年代，但凡研究者就开始使用氨基酸测量来研究蛋白质糖化反应，1968年，Mark Cantley在他的博士论文中对蛋白质糖基化反应的可能生化机制加以描述。

随后，随着越来越多的有关蛋白质糖基化的课题开始探索，人们渐渐开始相信蛋白质糖基化可以调节蛋白质水平，而这可以促进许多生物学过程。

3糖基化酶学
上个世纪六十年代，研究者开始寻找调节蛋白质糖基化的酶，在70年代中期，他们首次成功发现了糖基化酶，并开始研究它的结构以及它们介导的蛋白质糖基化反应的机制。

更重要的是，他们还发现了蛋白质糖基化可以调节许多生物学过程，如细胞类型的发育、细胞内信号传导、和细胞内物质转运。

4生物学发现
在后续的几十年里，研究者不断发现蛋白质糖基化生物学发现，这包括了调节细胞活动的糖基化突变、癌症抵抗糖基化变动、以及糖基化参与的细胞死亡机制等等。

随着细胞生物学的发展，研究者也越来越能够发现特定的糖基化酶以及其调节蛋白质糖基化的机制，这些发现也会改变人们对蛋白质糖基化反应机制的理解。

从六十年代开始，蛋白质糖基化研究取得了长足的进步，人们已经更加深入地了解蛋白质糖基化反应如何影响和调节生物学过程，也进一步发现了调控蛋白质糖基化活动的分子机制。

未来，蛋白质糖基化的研究也将继续取得新的成果，改善和促进人类健康。

糖基化引发蛋白质的折叠及功能的研究随着生物技术的迅猛发展，人们对蛋白质的研究也越来越深入。

糖基化是一种蛋白质后修饰的形式，它可以影响蛋白质的结构和功能，对生物学和医学有着重要意义。

本文将从糖基化的概念、机制以及影响蛋白质折叠和功能等方面进行探讨。

一、糖基化的概念糖基化是指糖类分子与蛋白质分子结合的化学反应。

在生物体内，糖基化反应一般会在未修饰的蛋白质分子中的羟基、胺基或硫基上发生，绑定到这些官能团上的糖会形成糖基化产物。

糖基化产物可能具有新的生物学活性，例如增强或降低蛋白质的稳定性、增强或减弱蛋白质的活性、提高或降低蛋白质的识别性等。

二、糖基化的机制糖基化反应可以分为两种类型：非酶促糖基化和酶促糖基化。

非酶促糖基化是指糖类分子和蛋白质分子在没有酶的催化下发生结合反应。

这种类型的反应通常是非特异性的，也就是说，糖类分子可能与蛋白质的各种官能团结合，形成多种不同的糖基化产物。

而酶促糖基化则是指一类专门催化糖基化反应的酶，这类酶被称为糖基转移酶。

糖基转移酶通常会在一定的底物（包括糖类和蛋白质）识别和结合之后，将底物上的糖基转移到其他底物上，形成新的糖基化产物。

酶促糖基化通常比非酶促糖基化更加特异性，可以产生特定的糖基化产物。

三、糖基化对蛋白质折叠和功能的影响糖基化反应可以改变蛋白质分子的化学性质，影响蛋白质的结构和功能。

糖基化反应可能影响蛋白质的折叠状态。

蛋白质的折叠是指蛋白质分子在特定条件下（包括温度、pH值等）下形成的三维空间结构，即蛋白质的构象。

如果蛋白质的糖基化产物不容易呈现正确的构象，那么可能会影响蛋白质的稳定性，加速其降解或使其失去活性。

在糖尿病患者中，糖基化产物可能增加胰岛素信号转导通路中的蛋白质的折叠状态，导致胰岛素阻抗。

糖基化反应还可能影响蛋白质的功能。

对于酶来说，糖基化产物可能影响酶活性，从而改变其对底物的催化效率。

对于结构蛋白来说，糖基化产物可能影响其与其他蛋白质的相互作用，影响其在细胞内的定位和识别等。

蛋白质糖基化修饰及其在糖尿病中的作用糖基化修饰是一种介导葡萄糖与蛋白质结合的生化过程，它参与了许多生物学过程，包括细胞信号转导，病毒和细菌侵入和细胞黏附。

近年来，研究人员越来越关注糖基化修饰在糖尿病等疾病中的作用。

本文将介绍蛋白质糖基化修饰的机制及其在糖尿病中的作用。

1. 蛋白质糖基化修饰的机制蛋白质的糖基化修饰是一个复杂的过程，它在细胞内由多种酶催化进行。

一般来说，糖基化修饰可以分为以下三个主要步骤：1.1 糖基转移在糖基化修饰的过程中，UDP-半乳糖、UDP-葡萄糖、UDP-半乳糖醇和 GDP-葡萄糖等底物与酶催化反应，生成一系列的底物，如N-乙酰葡萄糖胺和麦芽糖。

这些底物可以作为糖基化修饰过程中的捐赠者，向蛋白质表面的氨基酸侧链转移糖基。

1.2 糖基修饰在糖基转移后，糖基在蛋白质表面上结合，并被其他酶修饰。

例如，糖转移酶和糖核酸转移酶可以将多个糖基加到蛋白质上，形成复杂的糖链，这些糖链可以在生物体内识别。

1.3 糖链修饰在糖链形成后，它们被其他酶修饰。

例如，糖识别蛋白可以识别糖链，并在细胞黏附和其他生物过程中发挥作用。

此外，糖基酶可以剪断糖链，从而调节蛋白质的活性。

2. 蛋白质糖基化修饰在糖尿病中的作用糖基化修饰是糖尿病等慢性疾病的一种机制，它与病理生理学的不正常过程有关。

糖基化修饰可以导致多种变化，包括细胞黏附、炎症、纤维化和其他细胞恶性转化方面等。

这些变化可以进一步影响疾病的进展和诊断。

2.1 糖基化修饰与糖尿病的联系糖基化修饰在糖尿病的发生和发展中起重要作用。

在糖尿病患者中，高浓度的血糖刺激了蛋白质糖基化修饰的过程，导致了一系列病理变化。

这些变化包括：- 血管损伤和微循环障碍：糖基化修饰可以导致纤维蛋白和血管内皮细胞的黏附，导致动脉硬化和心血管疾病。

- 神经障碍：糖基化修饰可以导致神经鞘膜蛋白和神经细胞表面蛋白的修饰，导致神经损伤和神经退行性疾病。

- 肾脏损伤：糖基化修饰可以导致肾小球基底膜和肾小管细胞蛋白的修饰，导致肾小球硬化和肾病。

蛋白质糖基化及其在疾病发生中的作用蛋白质糖基化是一种重要的修饰方式，指的是蛋白质与糖类之间的共价结合。

这种修饰方式在细胞生物学、生物化学和医学研究中有着广泛的应用与重要意义。

本文将介绍蛋白质糖基化的机制及其在某些疾病发生中的重要作用。

一、蛋白质糖基化的机制蛋白质糖基化是一种复杂的化学反应，涉及多种糖类和蛋白质分子。

通常情况下，蛋白质糖基化的反应需要糖类和蛋白质分子参与，同时还需要催化剂的作用。

一般而言，葡萄糖是糖基化反应中最重要的物质之一。

在人体中，一旦糖类被转化成葡萄糖，那么它们就会开始与蛋白质结合。

蛋白质糖基化的机制分为两个步骤，首先是糖类与蛋白质分子之间的非酶催化的酰胺反应（非酶催化醛糖与氨基基团间的反应），其次是酰胺链的移位，形成氧化的还原性酮糖，此时酮糖可逆向与水解还原成醛糖。

这个反应在机体内是不可逆的。

二、糖基化对蛋白质的功能影响及机制糖基化会影响许多蛋白质的功能，以下是其中一些常见的影响及机制：1. 糖基化对蛋白质稳定性的影响：糖基化使蛋白质的稳定性下降，随着糖基化程度的不断增加，蛋白质的稳定性会显著降低。

这是因为糖基化使得蛋白质的静电作用发生变化，从而大大影响了蛋白质的稳定性。

2. 糖基化对蛋白质活性的影响：许多蛋白质的活性受到糖基化的影响。

这是因为糖基化可以改变蛋白质的空间构象，进而影响蛋白质的功能。

例如，糖基化如果改变了蛋白质的活性中心，那么就会影响蛋白质的催化活性和结构稳定性。

3. 糖基化对蛋白质的信息传递的影响：大多数蛋白质都含有一些酪氨酸和丝氨酸残基，这些残基可以通过糖基化来影响蛋白质的信息传递。

具体来说，糖基化可以影响蛋白质上的磷酸化修饰，使得蛋白质的功能受到影响。

4. 糖基化对蛋白质稳定化的影响：糖基化也会影响蛋白质的稳定性。

由于糖基化会增加水溶性，所以某些蛋白质的稳定性会受到影响。

三、糖基化在某些疾病发生中的作用在医学领域中，糖基化的研究主要与以下疾病相关：1. 糖尿病：糖基化与糖尿病的关系已经被广泛研究。

期末考核课程：Glycobiology蛋白质糖基化研究进展姓名：***学号：**********班级：生命科学与技术基地班时间：2016.1.1蛋白质糖基化研究进展马春（西北大学生命科学学院，陕西西安，710069）摘要：糖基化修饰是生命活动中最广泛、最复杂、也是最重要的蛋白质翻译后修饰之一，不仅影响着蛋白质的空间构象、生物活性、运输和定位，而且在分子识别、细胞通信、信号转导等特定生物过程中发挥着至关重要的作用。

本文综述了糖基化的分类、在生命体中的作用、糖基化位点分析及糖链分析方法等。

关键词：蛋白质糖基化;分析方法生命体是一种极其复杂且动态变化的有机系统，不断发生着各种生物化学反应，进行新陈代谢，并协调、控制各部分生物功能的发挥。

蛋白质是生命体内各种生化反应的载体和生物功能的执行者，如分子识别、信号转导、免疫应答等。

蛋白质功能的正常发挥保证着生命有机系统正确、有序、高效地运转。

基因在转录和翻译后产生具有特定序列的氨基酸长链，即蛋白质的前体，再经过共价修饰、折叠、卷曲并形成特定的空间构象后，成为具有正常功能的成熟蛋白质。

而共价修饰在这个成熟过程中发挥着重要的调节作用。

不仅如此，蛋白质成熟后的许多关键功能，特别是涉及控制、调节等方面的功能，都是通过共价修饰实现的。

这些发挥重要功能的共价修饰，就是蛋白质翻译后修饰它们使蛋白质的结构更为合理、功能更为完善、调节更为精细、作用更为专一。

翻译后修饰可以发生在蛋白质的任一位点上，并且种类繁多，目前有文献报道的翻译后修饰就多达数百种，常见的有碟酸化修饰、糖基化修饰、乙醜化修饰等。

蛋白质糖基化修饰是最广泛、最复杂、最重要的翻译后修饰之一，据推断有超过的蛋白质都发生了糖基化修饰。

这些糖蛋白广泛分布于生命体中，特别是在细胞膜上和体液中含量丰富，大部分膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。

糖基化修饰不仅影响蛋白质的空间构象、生物活性、运输和定位，而且在分子识别、细胞通信、信号转导等特定生物过程中发挥着至关重要的作用。

pd-l1蛋白糖基化
PD-L1蛋白是一种重要的免疫检查点分子，它在调节免疫应答
和免疫耐受中发挥着关键作用。

最近的研究表明，PD-L1蛋白的糖
基化修饰也对其功能起着重要影响。

糖基化是一种常见的蛋白质修饰方式，通过在蛋白质上连接糖
分子来改变蛋白质的结构和功能。

最近的研究发现，PD-L1蛋白的
糖基化修饰可以影响其与PD-1受体的结合，从而影响免疫细胞的活
化和免疫应答的调节。

此外，研究人员还发现，PD-L1蛋白的糖基化水平与肿瘤的免
疫逃逸和耐药性之间存在着密切的关联。

一些肿瘤细胞可以通过增
加PD-L1蛋白的糖基化来逃避免疫监视，从而导致免疫治疗的失败。

因此，对于PD-L1蛋白糖基化的研究不仅有助于深入理解免疫
调节的分子机制，也为开发新的免疫治疗策略提供了新的视角。

未来，我们可以期待更多关于PD-L1蛋白糖基化的研究成果，这将有
助于我们更好地应用免疫治疗来治疗癌症等疾病。

蛋白质糖基化修饰的研究方法及其应用3张倩　杨振　张艳贞　王爱丽　安学丽　晏月明(首都师范大学生命科学学院,北京　100037)摘　要:　蛋白质糖基化是一种重要的翻译后修饰,它参与和调控生物体的许多生命活动。

随着蛋白质组技术的不断发展,蛋白质糖基化研究越来越受到广泛的重视。

本文介绍了蛋白质糖基化修饰的研究内容与方法,并综述了最近的研究进展。

关键词:　糖基化　糖蛋白　糖链　质谱　糖基化工程Detection of Protein G lycosylation Modif ications and Its ApplicationsZhang Qian Yang Zhen Zhang Yanzhen Wang Aili An Xueli Yan Yueming(College of L i f e S cience ,Capital N ormal Uni versit y ,B ei j ing 100037)Abstract :　G lycosylation is one of the most important post 2translational modifications of the protein ,which is related to many activities of life.With the development of the proteomics ,the studies of the glycosylation are atta 2ched more and more importance.This article has introduced the approaches for determination of the specific 2glycosy 2lation 2site ,the assay of sugar chains of the glycoprotein ,the glycosylation engineering ,and reviewed the progresses in their applications.K ey words :　G lycosylation G lycoprotein Sugar chain MS G lycosylation engineering 糖基化是蛋白质的一种重要的翻译后修饰[1]。

蛋白质糖基化修饰蛋白质糖基化修饰是一种重要的生物化学过程，它在细胞内发挥着重要的调控作用。

在这个过程中，蛋白质会与糖分子发生共价结合，形成糖基化蛋白。

这种修饰方式不仅可以影响蛋白质的结构和功能，还能调节细胞信号传导、细胞黏附、细胞识别等生命活动。

蛋白质糖基化修饰是一种常见的修饰方式，在生物体内广泛存在。

糖基化修饰通常发生在蛋白质的亚胺基、羧基、羟基等官能团上。

这种修饰方式可以增加蛋白质的稳定性，改变其空间构象，影响其亲水性和疏水性等性质。

糖基化修饰还可以通过改变蛋白质表面的电荷分布，影响蛋白质与其他分子的相互作用，进而调节细胞内的生物过程。

蛋白质糖基化修饰在细胞信号传导中扮演着重要的角色。

许多细胞信号分子和受体蛋白都会通过糖基化修饰来调节其活性。

例如，糖基化修饰可以影响细胞表面受体蛋白的稳定性和内吞作用，从而调节细胞信号通路的激活。

此外，一些细胞因子和生长因子的活性也受到糖基化修饰的影响，这进一步说明了这种修饰方式在细胞信号传导中的重要性。

除了在细胞信号传导中的作用外，蛋白质糖基化修饰还参与了细胞黏附和细胞识别等生物过程。

在细胞外基质中，一些细胞表面蛋白质会经过糖基化修饰，形成糖基化蛋白，从而参与细胞外基质的组装和细胞黏附。

此外，许多细胞表面受体蛋白也会经过糖基化修饰，这种修饰方式可以影响受体蛋白与配体的结合，进而调节细胞间的相互识别和信号传导。

总的来说，蛋白质糖基化修饰是一种重要的生物化学修饰方式，它通过改变蛋白质的结构和功能，影响细胞内的生物过程。

这种修饰方式在细胞信号传导、细胞黏附、细胞识别等方面发挥着重要作用，对维持生命活动的正常进行具有重要意义。

通过深入研究蛋白质糖基化修饰的机制和生理功能，可以为相关疾病的治疗和药物研发提供重要的理论基础和临床指导。