糖蛋白糖链结构的基础研究

糖蛋白糖链的结构分析对于深入了解糖链的生物学功能、发现新的疾病生物标志物和疫苗的开发都具有十分重要的意义。针对目前糖链结构分析中存在的糖链异构体分离选择性不足和低丰度糖链样品量缺乏的问题，本项目以三种糖蛋白（免疫球蛋白G、卵清蛋白和胎球蛋白）的糖链为对象，以高选择性色谱分离材料基础为基础，发展糖链的高选择性富集方法，建立糖链的二维色谱分离体系和分离方法，最大程度提高糖链的富集效果，实现糖链、尤其是糖链异构体的有效分离。在高选择性富集和分离基础上，对糖链进行高效高通量制备，构建糖链样品库，保证低丰度糖链结构分析所需的样品量。最后采用多级质谱技术对样品库中的糖链进行结构分析，获取糖链全面的结构信息并建立糖链的结构信息库。本项目不仅可以为糖链的结构研究提供高选择性的富集和分离方法，而且可为糖链的生物学功能研究提供全面的糖链结构信息和糖链的标准样品。

糖链是一种具有重要生物学功能的生物大分子，在许多细胞生理病理活动中发挥关键作用，例如细胞黏附、信号转导和免疫应答等。糖链的生物学功能往往需要通过糖链与糖结合蛋白（GBP）的识别作用来介导。糖芯片是目前研究糖链与GBP识别作用的主流技术，是将糖链化合物以点阵形式固定在特定的玻璃基板上，通过高通量扫描技术实现糖链与GBP之间特异性作用的读取和分析。糖芯片技术需要规模化的高纯度糖链化合物作为基础，因此，构建并拓展糖链样品库就成为目前糖组学领域研究者追逐的热点。.糖链纯化合物可通过化学-酶法合成和色谱纯化制备来得到。前者是国外最常用的方法，但受到糖链结构的复杂性和多样性及反应条件的限制，此方法很难模拟聚合度较高的天然糖链结构。而色谱纯化制备则是以天然糖链为对象，通过分离手段来得到不同结构糖链纯化合物。但是，糖链结构的高度复杂性、多样性和相似性同样给分离带来了极大的困难。为此，我们通过发展系列新型糖基化色谱分离材料，提高了糖链分离选择性和效率，并利用材料的互补性构建了多维色谱分离体系，进一步改善了糖链的分离度和峰容量，使得许多在原有技术条件下难以分离的天然糖链得到了有效分离。通过将多维色谱分离体系与糖链释放和富集技术以及结构分析技术相结合，我们构建了稳定高效的天然糖链纯化制备工艺，对四种目标糖蛋白（卵清蛋白、IgG、转铁蛋白和核糖核酸酶B）所连接的糖链以及人乳寡糖进行了纯化制备，构建了一个含有150个左右样品的天然糖链样品库，其中含有结构明确的纯化合物97个。与国际同类库相比，本项目所构建的N-糖链样品库在关键技术和糖链来源及结构上具有鲜明的特色，在一定程度上也丰富了可用于糖芯片研究的糖链纯化合物的种类。本糖链样品库和所发展的糖链纯化制备技术有效填补了国内在此领域的空白，将有力促进糖生物学等相关学科的发展。