高效、精准的糖蛋白化学标记、质谱鉴定及成像技术开发用于蛋白质糖基化时空动态检测

The complex and labile protein glycosylation plays an important role in physiological and pathological processes. It is of great significance to characterize the glycosylation and explore its biological effect and regulation mechanism. Currently, it is a lack of effective methods to detect the dynamic changes of highly complex and heterogeneous protein glycosylation, which greatly hinder the glycoprotein characterizing and functional study. This project is aim to develop the mass spectrometry and imaging methods for the glycoprotein identifying and characterizing based on the chemical labeling, mainly including glycoprotein in vivo and in vitro chemical labeling methods, glycoprotein enrichment methods, mass spectrometry identification and precision analysis strategies, and imaging technologies. Through the project implementation, we can detect the protein glycosylation in spatiotemporal dynamics with high efficiency and specificity. It lays a technical foundation for the characterization of dynamic protein glycosylation and the study of regulation mechanism from multiple level, such as molecular, cell and individual.

复杂多变的蛋白质糖基化在生理和病理过程中起着重要的作用。发现和阐明蛋白质糖基化修饰的特性，揭示其生物学效应和调控机制具有重要的研究意义。然而，目前缺乏对高度复杂和不均一的蛋白质糖基化动态变化及时空差异进行有效检测的技术手段，从而给揭示蛋白质糖基化在生物体内的动态修饰特征和功能研究带来了阻碍。本项目旨在发展基于化学标记的糖蛋白质谱检测及成像技术，包括蛋白质糖基化修饰体内/外化学标记与富集技术，串级质谱鉴定与精准解析技术以及成像技术；实现对蛋白质糖基化修饰的高效、特异和时空动态监测，为从分子、细胞和个体等多个层次揭示蛋白质糖基化动态修饰的特征和调控机制奠定技术基础。

复杂多变的蛋白质糖基化在生命体中扮演着重要角色，发现和阐明蛋白质糖基化修饰的特征对于解释其生物学效应和调控机制具有重要的研究意义。立项初期，缺乏有效的技术方法对高度复杂和不均一的蛋白质糖基化动态变化及差异进行分析。通过本项目的实施，我们建立了系列分析技术和工具，主要包括完整糖肽富集技术、基于质谱的位点特异性糖基化鉴定技术和解析软件，位点特异性糖基化蛋白质组定量技术等，为动态可变的蛋白质糖基化解析提供了技术方法。N-糖肽富集特异性达到98%；突破了位点特异性糖基化解析中含有修饰糖单元及多位点定位的技术难题；同时发展了可用于蛋白质糖基化动态变化定量的分析方法。项目按照计划进行，基本达到了预期目标，超额完成了项目成果。