曹緯倩與合作者《Nature Methods》發(fā)布蛋白質(zhì)位點特異性糖基化解析工具pGlyco3
?蛋白質(zhì)位點特異性糖基化的精準解析對于研究蛋白質(zhì)糖基化功能、發(fā)現(xiàn)疾病潛在標志物及藥物靶標十分重要。大規(guī)模、高準確性完整糖肽解析一直是蛋白質(zhì)后修飾分析領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的工作。近年來，完整糖肽解析在生物質(zhì)譜分析及計算糖蛋白質(zhì)組領(lǐng)域都取得了重要進展；然而，目前解析方法仍有明顯的局限性：大部分工具無法對糖鏈鑒定進行質(zhì)控，尤其是復(fù)雜的糖型；檢索速度慢；無法對多個糖基化位點精準定位；無法鑒定含有修飾糖單元的完整糖肽等問題。
?2012年11月25日，我院曹緯倩博士與中科院計算所曾文鋒博士等合作在Nature Methods上在線發(fā)表了題為“Precise, Fast and Comprehensive Analysis of Intact Glycopeptides and Modified Saccharide Units with pGlyco3”的研究論文。文章介紹了一種可用于完整糖肽及修飾糖精準、快速解析的工具pGlyco3。該工具提出了糖鏈優(yōu)先的搜索策略（glycan-first search），大大提高了鑒定精度和檢索速度。
?當前大部分解析工具都是通過修改常規(guī)蛋白質(zhì)搜索引擎，使得引擎能夠支持糖鏈的檢索。但是這些軟件不容易對糖鏈鑒定進行質(zhì)控，尤其是復(fù)雜的糖型。研究者提出了糖鏈優(yōu)先的檢索策略，其特色就是先搜索糖鏈部分，通過糖鏈鑒定的質(zhì)控，縮小搜索空間從而提高檢索速度，并且過濾掉不可靠的糖型從而提高鑒定精度。
圖1.pGlyco3解析流程。圖片來源 Nat Methods
?研究人員采用他們前期開發(fā)的基于重標技術(shù)的糖肽鑒定及陷阱庫檢索的質(zhì)控流程，在復(fù)雜樣本酵母中，客觀地比較了不同檢索引擎匯報糖肽結(jié)果的假陽性率（包括常見糖肽檢索引擎Byonic，O-Pair和MSFragger-Glyco），同時比較了不同檢索引擎的檢索速度，證明pGlyco3不管是在鑒定準確性還是檢索速度方面都有更好的表現(xiàn)。
圖2.pGlyco3鑒定結(jié)果比較和位點準確性驗證。圖片來源 Nat Methods
?此外，pGlyco3糖庫中糖鏈采用線性編碼，用戶可以根據(jù)經(jīng)驗構(gòu)建樣品特異性的糖庫，進行完整糖肽上含有修飾糖單元的鑒定。采用該方法，研究者在他們的酵母數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了大量（約50%）的氨基修飾的糖單元，以及部分磷酸修飾的糖單元；在其它公開的數(shù)據(jù)中也發(fā)現(xiàn)了氨基修飾的糖單元。
?對于含有多個糖基化修飾位點的糖肽，pGlyco3采用動態(tài)規(guī)劃算法得到最優(yōu)匹配路徑，并且估計最優(yōu)匹配為隨機匹配的概率，從而實現(xiàn)糖基化位點的精準定位。與已有的位點特異性糖鏈定位算法相比，pGlyco3的定位速度和精度都有大幅提升。同時研究人員分別采用合成的含雙糖基化位點的標準完整糖肽，以及多種酶切策略對位點鑒定的準確性進行了有效驗證。
?pGlyco3是繼該團隊發(fā)展的pGlyco 2.0（Nat Commun，2017）后的又一重要突破，解決了基于數(shù)據(jù)庫檢索的完整糖肽解析中面臨的準確性、多位點定位、修飾糖鑒定的重要難題，為糖蛋白質(zhì)組分析領(lǐng)域提供了重要的鑒定策略和檢索工具，有望促進蛋白質(zhì)糖基化相關(guān)功能和生物標志物的研究。
?據(jù)悉，北京中科院計算所畢業(yè)的曾文鋒博士（現(xiàn)為德國馬克斯普朗克生物化學(xué)研究所博士后）和我院曹緯倩副研究員為該論文共同第一作者。曾文鋒博士為通訊作者，同時計算所賀思敏研究員和我院楊芃原教授（1949.6.12-2021.5.31）共同指導(dǎo)了本研究項目的開展；劉銘琪博士做出了重要貢獻。該項目得到國家重點研發(fā)計劃，國家自然科學(xué)基金委重大研究計劃培育項目，以及上海市高水平地方高校創(chuàng)新研究團隊的支持。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41592-021-01306-0
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