O糖基化修饰组学是一种基于质谱技术的高通量分析方法,用于解析蛋白质的O-糖基化修饰(O-glycosylation)。该技术能够同时鉴定O-糖基化位点、糖链结构(如O-GlcNAc)和修饰蛋白,全面揭示O-糖基化对蛋白质功能的影响。
O-糖基化:通过将糖链(如N-乙酰葡糖胺、唾液酸等)连接到蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基上,调控蛋白质的构象、稳定性、细胞定位和功能。
1、技术特点
O-GlcNAc修饰的动态性:O-GlcNAc是动态可逆的修饰(由OGT和OGA催化),调控代谢、免疫、细胞周期等关键过程。
支持O-GlcNAc与磷酸化的联合分析(“阴阳”修饰),揭示功能拮抗或协同关系。
高通量与高准确性:采用pGlyco 3.0软件(聚糖优先搜索策略)或GPSeeker精准定位O-糖基化位点,解决同分异构体鉴定难题。
支持定量分析(如TMT、DIA),比较不同条件下的O-糖基化水平变化。
2、核心优势
全面性:覆盖全蛋白质组O-糖基化事件,揭示O-糖基化与疾病表型的关联。
可靠性:基于新一代质谱平台(如Orbitrap Astral、Q Exactive HF-X)和AI辅助分析工具,确保数据质量。
探索性:发现新O-糖基化位点及调控机制,支持基础研究向临床转化。
平台先进:结合4D蛋白质组学和单细胞测序技术,实现高深度、高准确度分析。
1、疾病机制研究
(1)癌症
案例:肝癌技术:O-GlcNAc修饰组学 + 临床大样本验证
成果:O-GlcNAc修饰的eEF1A1和CAPNS1促进果糖诱导的肝癌进展(Signal Transduction and Targeted Therapy, 2025)。
案例:胰腺癌技术:完整O-糖肽组学 + OGT敲除模型
成果:抑制O-GlcNAc修饰可显著抑制胰腺癌生长(Cell, 2020)。
(2)神经退行性疾病
案例:阿尔茨海默病(AD)技术:O-GlcNAc修饰组学 + 网络分析
成果:AD大脑中O-GlcNAc修饰水平异常,影响tau蛋白病理(Science Advances, 2024)。
案例:精神分裂症技术:O-GlcNAc + 磷酸化联合分析
成果:发现O-GlcNAc与磷酸化拮抗调控神经元功能(Journal of Proteomics, 2025)。
2、生物标志物开发
(1)血液标志物
案例:结直肠癌技术:O-GlcNAc修饰组学 + 差异分析
成果:O-GlcNAc修饰的FBLN2、CSF1有望成为早期诊断标志物(Nature Reviews Cardiology, 2024)。
案例:卵巢癌技术:O-GlcNAc糖型分析
成果:通过O-GlcNAc糖型区分浆液性卵巢癌的恶性与良性病变。
3、药物研发与靶点验证
(1)靶向药物设计
案例:O-GlcNAc转移酶(OGT)抑制剂技术:O-GlcNAc修饰组学 + 药效评估
成果:OGT抑制剂延缓肝癌和胰腺癌进展(Cancer Cell, 2025)。
案例:SMYD3抑制剂技术:O-GlcNAc修饰组学 + CRISPR/Cas9
成果:SMYD3缺失增强抗病毒能力(PNAS, 2025)。
(2)药效评估
案例:ML-792技术:O-GlcNAc修饰组学 + 药效评估
成果:延缓胰腺癌进展(Gut, 2021)。
4、农业与环境研究
(1)作物抗逆性
案例:冬小麦春化反应技术:O-GlcNAc + 磷酸化联合分析
成果:揭示糖基化和磷酸化介导开花的新机制(Plant Physiology, 2024)。
案例:草鱼抗病技术:O-GlcNAc修饰组学 + 基因编辑
成果:增强耐低氧和抗病毒能力(PNAS, 2025)。
5、免疫调节与抗感染
案例:金黄色葡萄球菌感染技术:O-GlcNAc修饰组学 + 多组学整合
成果:揭示宿主对感染的早期反应,发现预测死亡率的生物标志物(Cell, 2020)。
案例:疫苗设计技术:O-GlcNAc修饰调控 + mRNA疫苗
成果:增强抗肿瘤免疫应答(Signal Transduction and Targeted Therapy, 2022)。