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Integrative glycoproteomics reveals protein
N-glycosylation aberrations and glycoproteomic network alterations in
Alzheimer’s disease. Science Advances(2020), IF: 13.6.
In situ spatial glycomic imaging of mouse and human
Alzheimer's disease brains. Alzheimers Dement(2022) , IF: 17.1.
Human brain glycoform coregulation network and glycan modification
alterations in Alzheimer’s disease. Science Advances(2024), IF: 13.6.
糖基化修饰通常是指将糖链连接至蛋白质或者脂质的过程，近年来研究发现，糖基化修饰的RNA也广泛存在于细胞表面。约70%的蛋白质为糖蛋白质。哺乳动物的糖链仅包含10种单糖，糖基化修饰是体内异质性和复杂性最高的修饰类型。其中蛋白质糖基化修饰根据修饰位点主要分为N-连接和O-连接的糖基化修饰。
N-糖基化修饰一个涉及一系列糖基转移酶参与、无合成模板的复杂生物过程。N-糖基化修饰主要发生在天冬酰胺-X-丝氨酸-三氢嘌呤（Asn-X-Ser/Thr）的识别基序的天冬酰胺的NH2基团上，其中X可以是除脯氨酸以外的任何氨基酸。N-糖基化合成分为个步骤进行： 14糖前体合成、前体转移至蛋白质或者多肽上、糖基转移酶和糖苷酶催化修剪和加工糖链。蛋白质N-糖基化修饰在蛋白质折叠、蛋白-蛋白相互作用、信号转导、病毒感染等生物过程中发挥重要作用。
目前常见的N-糖蛋白质组学研究方法主要包括以糖基化位点为核心和以位点特异性N-糖链为核心的N-糖蛋白质组学。其中以糖基化位点为核心N-糖蛋白质组学主要是采用糖苷酶将糖肽上的糖链释放，然后对无糖链的肽段进行常规蛋白质组学分析；位点特异性N-糖链为核心的N-糖蛋白质组学则是通过改良质谱数据采集模式，同时获得肽段和糖链的碎片离子信息，进而通过专业软件解析出完整糖肽信息。由于位点特异性N-糖蛋白质组学技术不仅可以提供蛋白质糖基化位点的信息，还可以给出具体糖链组成信息，这极大的满足了研究者对于蛋白质N-糖基化修饰的多样性和异质性的研究需求，这一技术也得到了更广泛的应用（图1）。
图1. N-糖蛋白质组学实验策略。①以糖基化位点为核心的糖蛋白质组学技术：蛋白质信息、N-糖基化位点；②以完整糖肽的糖蛋白质组学技术：蛋白质信息、肽段序列、N-糖基化位点、糖链组成/结构；③以糖链的糖蛋白质组学技术：糖链组成/结构。
一项名为“Integrative
glycoproteomics reveals protein N-glycosylation aberrations and glycoproteomic
network alterations in Alzheimer’s disease”的研究重点是了解糖基化在阿尔茨海默病（AD）中的作用。以下是要点：
l 亮点：首次AD组织糖蛋白质组学研究（N-糖基化位点）
l 样本：AD患者和年龄匹配的对照组的16对人脑组织
l 蛋白质糖基化检测技术：糖蛋白组学方法——糖基化位点糖蛋白质组学（图1①）
l 糖蛋白组学驱动的网络分析显示，共调节的N -糖肽/糖蛋白有13个模块，其中6个与AD表型相关；AD大脑中存在多种失调的N -糖基化影响过程和途径，包括细胞外基质功能障碍、神经炎症、突触功能障碍、细胞粘附改变、溶酶体功能障碍、内吞运输失调、内质网功能障碍和细胞信号失调。
一项名为“In situ
spatial glycomic imaging of mouse and human Alzheimer’s disease brains”的研究重点是了解n -链聚糖在阿尔茨海默病（AD）中的的空间异质性。以下是要点
l 亮点：多种N-糖链分子的空间分布特征
l 样本：年龄匹配的5xFAD、 rTg4510以及野生型（WT）C57BL/6雄鼠（冷冻切片），3个AD患者的海马组织（石蜡组织切片）
l 糖基化检测技术：质谱成像技术，组织N-糖链分子成像，检测分子为图1③
l 研究成果：与AD相关的强大的区域特异性N -链聚糖变化。这些数据表明，N链聚糖失调可能是AD病理的基础
一项名为“Human
brain glycoform coregulation network and glycan modification alterations in
Alzheimer’s disease”的基于完整糖肽的定量糖蛋白组学与系统生物学相结合的人类AD和对照脑的蛋白质组级糖形态分析研究。以下是要点
l 亮点：首次AD组织的位点特异性完整糖肽的糖蛋白质组学检测，糖基化酶表达谱与糖蛋白质组的联合分析
l 样本：AD患者和年龄匹配的对照组的16对人脑组织
l 糖基化检测技术：以完整糖肽为核心的糖蛋白质组学技术（图1②）
l 研究成果：发现与AD临床表型、淀粉样蛋白-β积累和tau病理相关的糖形和聚糖模块
这三篇文章从不同角度解析了与AD发生相关的蛋白质N-糖基化修饰。对于疾病糖蛋白质组学的研究来说，临床样本的选择是最为关键的：目前更多研究AD的文章主要采用脑脊液或者血液作为研究目标，这样的研究发现的糖蛋白质一般为诊断标志物，限制了对于疾病发生发展机制的深入研究。对于糖蛋白质组学技术来说，以完整糖肽为核心的糖蛋白质组学策略可以从蛋白质、糖基化位点和糖链三位一体的分析糖蛋白质；针对于以N-糖链为核心的糖蛋白质组学技术，质谱成像技术可以绘制N-糖链分子的组织空间分布图像，这使得这一技术备受关注。
糖蛋白质组学的数据分析以及结果解读对于大部分科研工作者来说是一大难题，我们后续会针对这一问题为大家进行详细解读。
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