曹緯倩與合作者《Nature Methods》發(fā)布蛋白質(zhì)位點(diǎn)特異性糖基化解析工具pGlyco3
?蛋白質(zhì)位點(diǎn)特異性糖基化的精準(zhǔn)解析對(duì)于研究蛋白質(zhì)糖基化功能、發(fā)現(xiàn)疾病潛在標(biāo)志物及藥物靶標(biāo)十分重要。大規(guī)模、高準(zhǔn)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(lái)，完整糖肽解析在生物質(zhì)譜分析及計(jì)算糖蛋白質(zhì)組領(lǐng)域都取得了重要進(jìn)展；然而，目前解析方法仍有明顯的局限性：大部分工具無(wú)法對(duì)糖鏈鑒定進(jìn)行質(zhì)控，尤其是復(fù)雜的糖型；檢索速度慢；無(wú)法對(duì)多個(gè)糖基化位點(diǎn)精準(zhǔn)定位；無(wú)法鑒定含有修飾糖單元的完整糖肽等問(wèn)題。
?2012年11月25日，我院曹緯倩博士與中科院計(jì)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(zhǔn)、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(dāng)前大部分解析工具都是通過(guò)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(duì)糖鏈鑒定進(jìn)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(guò)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(guò)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(lái)源 Nat Methods
?研究人員采用他們前期開(kāi)發(fā)的基于重標(biāo)技術(shù)的糖肽鑒定及陷阱庫(kù)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(bào)糖肽結(jié)果的假陽(yáng)性率（包括常見(jiàn)糖肽檢索引擎Byonic，O-Pair和MSFragger-Glyco），同時(shí)比較了不同檢索引擎的檢索速度，證明pGlyco3不管是在鑒定準(zhǔn)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(diǎn)準(zhǔn)確性驗(yàn)證。圖片來(lái)源 Nat Methods
?此外，pGlyco3糖庫(kù)中糖鏈采用線性編碼，用戶可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建樣品特異性的糖庫(kù)，進(jìn)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(kāi)的數(shù)據(jù)中也發(fā)現(xiàn)了氨基修飾的糖單元。
?對(duì)于含有多個(gè)糖基化修飾位點(diǎn)的糖肽，pGlyco3采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法得到最優(yōu)匹配路徑，并且估計(jì)最優(yōu)匹配為隨機(jī)匹配的概率，從而實(shí)現(xiàn)糖基化位點(diǎn)的精準(zhǔn)定位。與已有的位點(diǎn)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(shí)研究人員分別采用合成的含雙糖基化位點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)完整糖肽，以及多種酶切策略對(duì)位點(diǎn)鑒定的準(zhǔn)確性進(jìn)行了有效驗(yàn)證。
?pGlyco3是繼該團(tuán)隊(duì)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(kù)檢索的完整糖肽解析中面臨的準(zhǔn)確性、多位點(diǎn)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(jìn)蛋白質(zhì)糖基化相關(guān)功能和生物標(biāo)志物的研究。
?據(jù)悉，北京中科院計(jì)算所畢業(yè)的曾文鋒博士（現(xiàn)為德國(guó)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(shí)計(jì)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(xiàng)目的開(kāi)展；劉銘琪博士做出了重要貢獻(xiàn)。該項(xiàng)目得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目，以及上海市高水平地方高校創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)的支持。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41592-021-01306-0
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