MagBeads®系列功能化磁珠在糖基化蛋白质及糖肽富集中的应用

糖蛋白质组学研究的核心对象是糖基化蛋白质及其酶解产生的糖肽。在糖基化蛋白层面，完整的糖基化蛋白质需先经分离富集，再进行后续分析鉴定。对于未知糖基化蛋白质，通常涉及多肽序列测定、糖基化位点定位以及聚糖组成与结构解析。糖肽分析则普遍采用“鸟枪法”策略：先将糖基化蛋白质酶切，富集目标糖肽，最后进行质谱检测。此方法已广泛应用于基于糖蛋白质组学的生物标志物发掘。然而，蛋白质糖基化修饰极其复杂，表现为同一糖基化位点可能连接结构不同的糖链（糖链微观不均一性），这为利用质谱技术分析复杂样本中的糖肽带来了显著挑战。加之在复杂生物样本中，糖基化蛋白质通常丰度较低，且酶切后糖肽仅占所有酶解多肽的约2%5%，因此在质谱分析前对糖基化蛋白质和糖肽进行有效的富集分离是必不可少的步骤。

近年来，多种针对糖基化蛋白质/糖肽的富集技术被开发出来，包括离心、膜分离法、溶剂诱导沉淀、亲水相互作用色谱法、凝集素亲和色谱法、硼酸亲和色谱法以及酰肼化学法等。其中，磁性固相萃取（Magnetic Solid Phase Extraction, MSPE）技术利用磁性微纳米材料作为吸附剂进行样品前处理，已获得广泛应用。相较于固相萃取、液液萃取等传统方法，MSPE具有操作简便、有机溶剂消耗少、萃取效率高等优势。在该技术中，磁性微纳米材料吸附剂是实现高效、选择性富集的关键。通过对磁性微纳米材料表面进行修饰或将其与其他材料复合，可显著提升材料的物理和化学稳定性。因此，功能化磁性微纳米复合材料近年来在糖蛋白/糖肽富集领域展现出广阔的应用前景。

南京东纳生物科技有限公司具有基于不同结合原理富集分离糖基化蛋白质和糖肽的MagBeads^®系列磁珠，包括氨基（壳聚糖）、葡聚糖（羧基化）、TiO₂、苯硼酸、刀豆蛋白A修饰的磁珠。该系列磁珠在富集结合糖基化蛋白质/糖肽后，无需经过离心、过滤、色谱等复杂操作，只需要施加外加磁场便可进行目标蛋白分离，省去了繁多的样品预处理和样品分离过程。与传统的分离纯化方法相比，具有快速，高效，高纯度等优点。

亲水性功能基团修饰的磁性微纳米材料

糖基化蛋白质/肽段中的糖链成分含有大量的羟基，因此糖链具有极为显著的亲水性，而非糖基化蛋白质/肽段有着相对较强的疏水性。基于糖基化蛋白质/肽段与非糖基化蛋白质/肽段之间亲水性和疏水性的差异，可利用亲水性介质来富集相对较强的亲水性糖基化蛋白质/肽段。MagBeads^®葡聚糖磁珠，氨基磁珠（壳聚糖）表面具有丰富的羧基和氨基，可通过亲水相互作用用于糖基化蛋白质/肽段的分离富集。

凝集素修饰的磁性微纳米材料

凝集素能够识别某一特殊结构的单糖或聚糖中特定的序列，因此常被用作糖蛋白和糖肽富集的亲和探针。由于各种类型糖链都有其对应的合适凝集素进行富集，因此凝集素亲和法被广泛应用于分离富集糖基化蛋白质。刀豆球蛋白A（Concanavalin A, ConA），是从刀豆（Canavalia ensiformis，洋刀豆）分离纯化结晶的一种植物凝集素蛋白，无血型特异性。MagBeads^®刀豆蛋白A磁珠在Ca²⁺和Mn²⁺存在的情况下，对末端α-D-甘露糖基和α-D-葡糖基残基具有亲和力，能够快速、高效、特异性地与糖蛋白、糖脂、多糖等带有糖基化修饰的分子结合，可用于纯化糖蛋白、捕获细胞或细胞核。

基于金属氧化物螯合作用的磁性微纳米材料

TiO₂，ZrO₂等金属氧化物适用于通过螯合作用富集含有丰富电子的糖基化蛋白（例如唾液酸化的糖基化蛋白）。根据Lewis酸碱理论，Ti(Ⅳ)为缺电子结构，能够对含有丰富电子的唾液酸残基产生特异性亲和作用。通过这种螯合作用对糖基化蛋白的富集无任何破坏作用，能够得到完整的糖链信息，为进一步的糖基化肽段的鉴定提供有力依据。目前TiO₂修饰的磁珠已被广泛地应用于规模化磷酸化肽段的富集，而TiO₂修饰磁珠在糖基化蛋白质组学中应用甚少。MagBeads^®二氧化钛磁珠可同时被应用于磷酸化肽及糖基化蛋白或糖肽的富集。

基于共价作用（硼酸化学）修饰的磁性微纳米材料

硼酸是很有前途的特异性富集糖蛋白的亲和配体。硼酸化学法富集糖蛋白和糖肽的原理如下：在碱性条件下，硼酸与糖链的顺式二醇反应形成五元或六元环酯，并且在酸性条件下该反应可发生逆向移动，实现环酯断裂，进而释放富集的糖基化蛋白质或糖肽。和凝集素法亲和法相比，硼酸亲和法具有以下优势：首先硼酸亲和对糖基化蛋白质具有广泛的选择性，不仅可以富集N-糖蛋白，也可以富集O-糖蛋白。其次，硼酸亲和法可以通过简单地改变环境pH值来控制糖蛋白的捕获和释放，最后，硼酸亲合法可以通过挥发性酸性溶液洗脱被萃取的物质，与质谱完全兼容。MagBeads^®苯硼酸固相萃取磁珠可通过硼酸亲和法富集糖基化蛋白质或糖肽。

基于共价作用（酰肼化学）修饰的磁性微纳米材料

与硼酸化学修饰似，酰肼化学法富集糖基化蛋白质和糖肽也是利用糖链上的多羟基结构。与之不同的是，酰肼化学法需首先通过高碘酸盐将糖链上的顺式二醇氧化为醛基，醛基进一步与固定相上的酰肼反应形成腙，从而被富集，最后通过酶切可将糖基化蛋白质/糖肽段释放。

肼化学法富集糖蛋白及糖肽具有专一性强和无位点偏向性的优点，但也存在着诸多问题，比如需要经多步化学反应，增加了反应时间和样品的复杂程度。肼对糖链的水解和脱乙酰作用会造成糖链结构的破坏，导致该方法适合糖基化位点的分析，而丢失糖链结构信息。

总结

综上，糖基化蛋白质/糖肽作为蛋白质组学的重要组成部分，对其研究至关重要。合适的分离富集方法是对其进行深入研究的基础。南京东纳生物科技有限公司发展出系列基于磁固相萃取方法的磁珠，可将糖基化蛋白/糖肽的富集分离与各类检测方法、生物信息学技术等有机结合，以推动蛋白质组学研究的突破。

订货信息