糖基化-映射未知领域

尽管已经在基因组学，代谢组学或蛋白质和脂质研究方面取得了重大进展，但在蛋白质组规模上糖基化仍然很大程度上尚未开发。用于分析复杂糖蛋白质组的技术有限。糖蛋白不仅可以通过糖苷的数量和位置而不同，还可以通过每种聚糖的组成和结构而不同。糖蛋白质组学是“生命科学的关键前沿之一”，研究负责人，IMBA主任医学博士Josef Penninger说。

为了克服阻碍该领域的技术限制，Penninger的小组开发了质谱方法和算法，最终能够全面鉴定复杂的糖结构并将其映射到相应蛋白质中的位点。他们的新型比较糖蛋白质组学平台发表在最新一期的“自然”杂志上。用于糖定量生物学的Termed SugarQb，他们的方法使人们能够全面了解生物系统中的蛋白质糖基化和聚糖修饰。他们将这个平台应用于两个令人兴奋的原理性证明研究 - 胚胎干细胞糖蛋白质组的分析，以及蓖麻毒素毒性所需的糖蛋白的鉴定。

使用新的SugarQb方法，作者建立了小鼠和人类胚胎干细胞糖蛋白质组的初稿。他们的结果几乎是整个文献中所有已知糖蛋白数量的两倍。他们还发现了多种新型糖基化蛋白，包括进化上保守的以及鼠和人干细胞多能性因子中的物种特异性糖修饰。他们发现的许多糖基化蛋白质定位于质膜并且涉及细胞间信号传导，细胞相互作用以及胚胎发育。

蓖麻毒素是一种毒性很强的植物毒素和生物武器。蓖麻毒素的走私引起了对恐怖分子和恐怖组织的利用的担忧。包括奥巴马总统在内的几位美国政界人士收到了含有微量毒药的信件。目前没有针对蓖麻毒素暴露的解毒剂 - 因此从制药公司到军方的各种群体都有兴趣确定治疗或预防蓖麻毒素的疗法。Penninger的研究小组之前刚刚发现，岩藻糖基化缺陷的突变细胞是一种对蓖麻毒素具有抗性的糖基化，这种糖基化可以添加岩藻糖。然而，支持蓖麻毒素毒性的岩藻糖基化靶标是未知的。

使用SugarQb，第一作者，IMBA博士生Jasmin Taubenschmid和蛋白质组研究员Johannes Stadlmann现在可以获得这些蓖麻毒素抗性细胞的糖蛋白质组：突变细胞中改变的糖蛋白可能在其抗性中发挥作用。事实上，该团队发现了六名协调蓖麻毒素的新球员。这些蛋白质中的任何一种的丧失使得人类细胞对蓖麻毒素具有抗性，就像岩藻糖基化缺陷的细胞一样。他们的研究结果表明，这些新参与者的岩藻糖基化是蓖麻毒素敏感性所必需的，并为药物发现提供了许多新的治疗靶点。

SugarQb可供所有科学家免费使用。“我们希望我们的平台能够让世界各地的研究团队通过识别糖结构及其在相应蛋白质上的位置来绘制这个未知领域，”Johannes Stadlmann说。“糖基化在包括癌症在内的许多疾病中发挥着重要作用--SugarQb将允许科学家发现生物学和疾病治疗策略的新机制。临床医生也可以将其用于定义异常的糖蛋白组学特征作为疾病的生物标志物并跟踪对疾病的反应。治疗，“IMBA的最后一位作者兼科学主任Josef Penninger补充道。