复杂蛋白聚糖序列分析

Proteoglycans (PGs), composed of one protein core and one or several glycosaminoglycan (GAG) chains with covalent bond, participate in and regulate many physiological and pathophysiological processes. However, their complicated seqences and structures have been challenging the analysts for a long time, so that it is hard to clarify the mechanisms of existed and/or potential PG/GAG drugs. Decorin, a proteoglycan, is one of the most important cell regulators observed in tumor microenvironment. It is regarded as a potential cancer biomarker and antitumer reagent by many pharmacologists. This project will focus on the analytical methods and strategies to sequence these complex PGs/GAGs. In this project, different ion chromatography and ion-pair reverse-phase chromatography coulpled with high resolution mass spectrometry will be developed and applied to analyze the composition of these complex glycans. In addition, various LC methods/technologies coupled with different MS/MS technologies (CAT and ETD) will be develped to sequence the big GAG oligosaccharides. Based on the work, Decorins from different sources, which have different sugar compositon and sequences, will be sequenced. This work will develop a serious of analytical methods; figure out the detailed sequences of several Decorins; promote the glycomics for PGs/GAGs; and lead the PGs/GAGs drug development.

蛋白聚糖是一类广泛参与生命和病理过程的复杂大分子，它由一个蛋白核和一条或多条糖胺聚糖链共价结合而成。对于已有的和潜在的蛋白聚糖或糖胺聚糖药物来说它复杂的序列和结构一直以来都限制着药物学家对它们的深入研究,Decorin就是最典型的蛋白聚糖代表之一。该课题将针对这类大分子建立有效的序列分析方法和策略。申请人将利用离子色谱、反相离子对液质联用建立有效、灵敏和稳定的复杂糖基组成分析方法，同时利用多种液质联用和不同二级质谱方法(CAD和ETD)建立对较大聚合度寡糖高效和灵敏的序列分析方法。在此基础上，申请人将通过不同方式获取不同来源的Decorin（它们有着不同的糖链组成和序列），并分别以它们为研究对象进行精确的序列分析。该工作将建立一系列复杂糖胺聚糖序列分析方法，进而描绘出几个不同来源Decorin糖链的序，最后促进复杂糖链的糖组学研究和蛋白聚糖/糖胺聚糖类药物的发展。

该课题以复杂蛋白聚糖序列分析为题，从系列方法建立到目标分子Decorin糖链获取，再到糖链序列分析展开了一系列研究。该课题2014年获批，2015年1月开始执行，为期4年。整个过程按计划执行，进展顺利，达到了预期目标，完成了预定任务。在研究过程中，我们就复杂糖胺聚糖链的组成、连接方式、硫酸根位置测定、糖链精细分离以及序列解析等几个方面建立了有效地分析方法，包括亲水相互作用色谱、二维液相、离子色谱、毛细管电泳等各种色谱在线连接质谱的多种联用技术。同时，我们在皮肤和软骨中分别获得Decorin并有效地获取了该糖胺聚糖链。最后利用所建立方法对获得糖链的序列结构进行了详细的解析。我们描绘出了软骨Decorin上糖胺聚糖链的序列。它是一类以CS为主并随机嵌有少量的DS片段的糖链，其中DS片段以均一的IdoA-GalNAc4S二糖单位为主，CS片段是GlcA-GalNAc，GlcA-GalNAc6S，GlcA-GalNAc4S和GlcA2S-GalNAc4S二糖单位为主，并含有少量的GlcA2S-GalNAc二糖单位的复杂结构，且2位硫酸化更多的发生在与DS片段靠近的CS片段上。该工作所建立的方法是糖胺聚糖对这类复杂且重要的生物大分子结构序列解析的有力技术支撑，将在该领域后续工作中产生积极影响。同时，利用所建立的方法对Decorin糖胺聚糖链序列的解析为Decorin的生物活性应用奠定了良好的基础。在整个课题实施过程中发表SCI论文20篇，包括3篇论文发表于该领域顶级期刊Analytical Chemistry和 Journal of Medicinal Chemistry，以及11篇文章发表于二区期刊。