基于三甲基苯磺酰羟胺消除反应的氧连接氮乙酰葡萄糖胺修饰肽段的精准鉴定

郭志新, 李 航, 秦伟捷

(军事科学院军事医学研究院生命组学研究所, 北京蛋白质组研究中心, 国家蛋白质科学中心(北京), 蛋白质组学国家重点实验室, 北京 102206)

氧连接氮乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)是一种重要的蛋白质翻译后修饰,它广泛参与机体的众多生命活动,而其稳态的破坏与人类多种疾病的发生发展密切相关,如糖尿病、神经退行性疾病、癌症等[1-7]。大规模富集鉴定O-GlcNAc修饰蛋白有助于深度挖掘其生物学功能及相关疾病机制。由于O-GlcNAc糖基化修饰丰度低、形成的糖苷键不稳定等[8],O-GlcNAc糖基化修饰蛋白/肽段的富集鉴定面临一定挑战。因此,发展高效的O-GlcNAc糖基化修饰蛋白/肽段富集鉴定新方法是对其深入研究的关键。

非天然糖代谢标记技术作为蛋白质糖基化研究的通用技术被广泛应用于O-GlcNAc糖基化修饰蛋白/肽段的富集鉴定[9-12]。非天然糖通常携带一个生物正交化学报告基团(如叠氮),其亲水性羟基常以疏水性的乙酰基包裹保护,从而增强非天然糖的细胞摄取。全乙酰化的非天然糖进入细胞后通过细胞内糖代谢途径转化为相应底物尿苷二磷酸-氮乙酰葡糖胺(UDP-GlcNAz),进而被O-GlcNAc转移酶(OGT)识别并整合在目标蛋白质的丝氨酸或苏氨酸羟基上，随后可通过特异性的生物素探针捕捉目标蛋白质,实现O-GlcNAc糖基化修饰蛋白/肽段的富集鉴定[13]。然而,最新研究表明,在细胞代谢标记过程中,全乙酰化的非天然糖会同时标记半胱氨酸的巯基而产生半胱氨酸巯基-叠氮糖人为修饰物[14-17],并且在蛋白质或肽段层面的O-GlcNAc糖基化修饰鉴定结果中,难以排除副反应产物半胱氨酸巯基-叠氮糖人为修饰物的干扰。……