Glycomics是聚糖的研究，适用于生物学和化学，专注于碳水化合物的结构和功能，以及细胞，组织，器官和生物水平的糖族分布。在糖类中，存在三种主要部分，包括聚糖的结构表征，甘草蛋白相互作用的研究以及研究在体外和在活的有机体内测定特定聚糖功能的系统。根据骨干化学结构，聚糖可分为线性和支链糖。大多数线性糖是由重复二糖单元组成的糖酰胺聚糖（GAG）。单位与核心蛋白质o型，形成蛋白质面生骨料。支链聚糖作为糖蛋白或糖脂上的N-连接和O型糖基化存在。在哺乳动物细胞中，主要类聚糖包括糖蛋白，糖磷脂和蛋白多糖。糖蛋白是糖蛋白，其中各种聚糖与丝氨酸/苏氨酸（O-连接的糖蛋白）缀合物与多肽骨架的天冬酰胺残基（N-连接糖蛋白）缀合。糖磷脂含有与神经酰胺连接的单糖或低聚糖。蛋白转移蛋白是糖缀合物，其中糖胺聚糖通过木糖部分附着于多肽主链的丝氨酸/苏氨酸残基。
图1.哺乳动物细胞中聚糖的主要类别（Hyun J Y.等，2017）
谈到糖类的一般分析策略，糖蛋白/蛋白花糖或糖脂可以通过酶或化学方法释放游离聚糖。通过质谱（MS）可以衍生，分离或进一步分析聚糖。或者甘草也可以在衍生化之后直接通过MS进行分析。在功能性研究的霰弹枪族化合物中，产生甘草微阵列进行分析。对于特异性特异性糖基化和蛋白质携带者的鉴定，可以通过蛋白水解产生糖肽，然后直接在聚糖去除之前或之后分析。
图2。General glycomics strategies (Cummings R D and Pierce J M, 2014)
1.样品制备。由于糖蛋白的较低，糖蛋白酶组或Glycome必须在质谱（MS）分析之前预先分离。糖类蛋白酶或糖蛋白有不同的富集策略。例如，糖蛋白组可以通过凝集素富集，亲水性液体相互作用色谱（HILIC），硼化学化学，酰肼化学（HC），还原胺化化学，肟咔哒化学，或非减少胺化化学。
2.甘草释放。来自糖蛋白的聚糖释放始终是分析的第一步。有两种一般方法，酶和化学方法。对于酶方法，使用特异性酶用于从糖蛋白释放N-连接的聚糖，包括两种类型的酶，内糖苷酶和外糖苷酶。内糖苷酶释放出大部分聚糖，而产出酶仅去除聚糖的非还原末端的非常特异性部分。常见的内切基糖苷酶是酰胺酶释放大多数N-聚糖的PNGase（蛋白质N-糖苷酶）家族。例如，Pngase F可以切割糖蛋白的天冬酰胺残留物和最内甘露糖蛋白的骨骼之间的骨，该氨基水合物释放碳水化合物并在还原端保持完整的糖基胺，尽管氨基迅速水解并被羟基取代。化学方法包括碱性消除和肼溶解，其可以保持碳水化合物部分，但脱脂糖蛋白。通常用于从糖蛋白释放O-连接的聚糖。
3.聚糖的衍生化。天然聚糖或糖肽的差的电离可以阻碍MS分析，因此已经开发了几种具有不同标签的化学衍生化策略。在衍生化之后，通过增加疏水性可以提高聚糖和糖肽中的聚糖和糖肽的电离效率。此外，衍生化也可以影响碎片模式以促进结构分析。有各种技术可用于糖类和糖蛋白衍生化，包括还原胺化，酰肼标记，渗透胺化和酰胺化。
4.聚糖分离。不总是需要此步骤，但它可以帮助降低样本复杂性。在大多数情况下，碳水化合物部分的各种异构或密切相关的结构需要在质谱前在质谱前进行高性能分离技术。通过高性能液相色谱（HPLC）和MS的组合对天然聚糖的定性和定量分析，可以显着降低努力和时间要求。LC-MS可用于检测具有低丰度的聚糖/糖缀合物，包括N-连接的聚糖，O-连接的聚糖，糖肽和糖脂，并且还允许分析复杂的混合物。有一些其他方法可用，包括多孔石墨化碳色谱（PGC），疏水相互作用液相色谱（HILIC），离子迁移质谱（IM-MS），行进波离子迁移谱（TWIM）。
5. MS分析。MS可以根据其质量收费（M / Z）比例分离和检测离子。如今，基质辅助激光解吸/电离（MALDI）和电喷雾电离（ESI）是用于分析碳水化合物的两个主要的MS电离技术。碰撞诱导的解离（CID），这意味着离子通过与中性碰撞气体相互作用（例如氮气或氩气）来破碎，是糖蛋白和糖蛋白中最常用的离子解离方法。特别是N-连接的糖蛋白质，对CID进行了许多关注，用于分析去糖基化肽或糖肽。在血晶素分析中使用了较高能量的碰撞解离（HCD），电子捕获解离（ECD），电子分离解离（EDD）和电子转移解离（ETD）。
MS广泛用于游离寡糖，糖胺聚糖以及糖蛋白，蛋白质聚糖和糖脂的甘油部分。并且有多种MS技术可用于糖类分析。随着研究的持续基于MS的综合性分析，我们认为明确了解重要生物过程的机制将在不久的将来实现。
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引用:
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