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蛋白质糖基化是一种重要的翻译后修饰,约有一半以上的蛋白质发生了糖基化。相对于核酸以及蛋白质,糖类在生物合成、结构和功能上都有着更大的多样性。蛋白质糖基化在生物功能中起着重要的作用,如细胞粘附、信号转导和分子识别。研究健康和疾病个体蛋白质糖基化组成的差异可以作为疾病预测和诊断的生物标志物,例如神经退行性疾病,代谢性疾病和肿瘤。然而由于糖链合成的不均一性,精确解析糖链结构并阐释其生物学意义面临着巨大挑战。
蛋白质糖基化的研究涉及分析化学,蛋白质组学,生物化学等,是属于交叉学科的研究。多种技术已经被应用于糖基化蛋白质中糖链的研究,例如色谱法、芯片法、核磁共振法、毛细管电泳法等。近二十年来,生物质谱技术在糖类物质研究中得到广泛应用,已成为糖链定性定量分析特别是结构解析的强大工具。
本硕士学位论文的主要工作集中于基于基质辅助激光解析飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)的新方法、新技术、新发展及其在糖蛋白质组学领域中的应用研究。本论文共分为三章,主要内容摘要如下:
第一章主要综述了糖组学研究发展概况,包括糖组学的研究目的、意义、主要研究方法以及糖组学在人类疾病研究中的应用。质谱仪器作为糖组学研究领域中一个重要的技术支撑,本章节对质谱仪器的发展状况进行了简单的综述,包括其核心部件离子源、质量分析器和检测器技术的发展状况。在此基础上提出了本课题工作的研究方向。
第二章研究工作以两种标准糖的同分异构体为研究材料,进行MALDI-TOF-MS研究,并对产生的多级质谱结果进行比较和结构解析,研究具有不同结构的一些寡糖在多级质谱中的碎裂行为,初步获得了寡糖的一般裂解规律。
第三章研究工作以生物样品为研究材料,对N-糖链进行解离、富集纯化:用PNGase F释放糖蛋白样品中的N-糖链,选用固相萃取小柱糖链富集方法,实现了N-糖链的高效酶解和质谱鉴定。我们对血清中的糖链进行了MALDI-TOF分析,最终鉴定到了29种糖链组成。我们将初步建立的方法用真核酵母生物样品进一步验证,并针对微量样品进行了改进。对真核酵母菌中的N-连接糖基化进行了质谱鉴定,实现了对N-连接糖链的结构解析。这是首次采用质谱方法对真核酵母中的糖链进行质谱鉴定。
综上所述,本研究在基质辅助激光解析飞行时间质谱检测技术的基础上,建立了一个适合于生物来源样品糖蛋白N-糖链的前处理和质谱鉴定方法,在实际样品中得到了应用,对于疾病诊断生物标记物有很重要的意义。