常用疊氮基糖介紹及其作為分泌蛋白質(zhì)組學(xué)研究工具的優(yōu)勢和特點(diǎn)

分泌蛋白質(zhì)組(secretome)是指細(xì)胞、組織等分泌的全部蛋白質(zhì)。分泌蛋白（如細(xì)胞因子、生長因子和激素等）在細(xì)胞間信號傳遞等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，其動態(tài)變化通常反映了細(xì)胞的生長情況和病理狀態(tài)。分泌蛋白構(gòu)成了很大一部分藥物靶標(biāo)，同時也是重要的生物標(biāo)志物[1]。細(xì)胞的條件培養(yǎng)基是分泌蛋白質(zhì)組研究的重要樣本。

目前，基于生物質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)分析可以實(shí)現(xiàn)對分泌蛋白的系統(tǒng)研究[2]，但該方法無法富集分泌蛋白，導(dǎo)致分泌蛋白的鑒定數(shù)目較少。此外，常規(guī)的分泌蛋白質(zhì)組分析為了降低樣品的復(fù)雜性會使用無血清培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，而長時間無血清培養(yǎng)容易使細(xì)胞活性狀態(tài)改變。

圖1　蛋白糖基化后結(jié)合質(zhì)譜分析的分泌蛋白富集流程圖[3]
 

近年來，含有生物正交基團(tuán)（如疊氮基）的非天然糖已被用于代謝標(biāo)記糖基化蛋白質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對糖蛋白的細(xì)胞成像或選擇性富集并用于蛋白質(zhì)組學(xué)分析。

該策略分為兩個步驟：疊氮基糖類似物（圖1a）被添加到細(xì)胞培養(yǎng)基中，通過細(xì)胞內(nèi)的聚糖生物合成途徑引入到糖蛋白上；然后通過點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)特異性地與成像探針或親和探針進(jìn)行共價標(biāo)記（圖1b）。由于分泌蛋白通常是糖蛋白，這種糖代謝標(biāo)記已被用于分泌蛋白的標(biāo)記和富集。N-疊氮乙酰半乳糖胺(GalNAz)、N-疊氮乙酰葡萄糖胺(GlcNAz)和N-疊氮乙酰甘露糖胺(ManNAz)是最經(jīng)典的疊氮基糖類似物，其應(yīng)用見表1。
 

表1 幾種常用疊氮基糖代謝探針[4-6]

隨著技術(shù)的發(fā)展，以上3種最常用的商品化非天然糖代謝標(biāo)記產(chǎn)品（表1）演化為Ac4ManNAz、Ac4GlcNAz和Ac4GalNAz，它們分別是四�；�的N-疊氮乙酰甘露糖胺、N-疊氮乙酰葡萄糖胺和N-疊氮乙酰半乳糖胺，酰化后增加了其在許多溶劑中的溶解度，使這種試劑的處理更容易。

疊氮基糖的特點(diǎn)：
 

※ 生物正交性——疊氮基基團(tuán)較小，無反應(yīng)性且不存在于生命系統(tǒng)中，因此疊氮基-糖化合物不會干擾內(nèi)源性細(xì)胞通路和取代其自然發(fā)生的類似物；

※ 兼容性——在簡單的緩沖液條件下可有效使用磷酸化合物進(jìn)行反應(yīng)化學(xué)，不需要銅或還原劑等輔助試劑；

※ 化學(xué)選擇性——疊氮化物和膦基團(tuán)不會與生物樣品的組分反應(yīng)或干擾此類組分，而是彼此高效偶聯(lián)；

※ 通用性——疊氮化物標(biāo)記可用于檢測、固定、偶聯(lián)或親和純化，具體取決于其與哪種膦活化化合物反應(yīng)。
 

這些糖是天然單糖的疊氮化物衍生物，細(xì)胞使用翻譯后修飾生化途徑使蛋白糖基化。疊氮化物官能團(tuán)很小且不與內(nèi)源性分子發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)輸送到細(xì)胞時，這些化合物被糖基化事件整合，以便有效地使用疊氮化物基團(tuán)“標(biāo)記”糖蛋白。然后疊氮化物基團(tuán)可專門用于使用炔烴活化試劑（“點(diǎn)擊”化學(xué)）或膦活化試劑（Staudinger連接）進(jìn)行檢測或偶聯(lián)。

當(dāng)與膦活化熒光染料、生物素試劑或其他化合物結(jié)合使用時，這些疊氮基修飾的糖有助于研究涉及糖基化的細(xì)胞通路。