糖蛋白质组学的信息学资源和方法-生物化学与生物物理进展.pdf

生物化学与生物物理进展 Progress in Biochemistry and Biop hys ics 2016, 43(9): 910~918 蛋白质组学的信息学资源和方法* 杭 姚 鋆 杨芃原 张 扬** (复旦大学医学院生物医学研究院，上海200032) 摘要 糖基化修饰是生物体内最常见、最重要的蛋白质翻译后修饰之一 哺乳动物体内超过50%的蛋白质都会发生糖基化修 饰 糖蛋白广泛分布于各种组织的细胞膜表面，执行着重要的生物学功能 随着高通量、高灵敏度和高分辨率的蛋白质组学 时代的来临，许多基于串级质谱技术解析糖链结构的生物数据库和分析软件也亦 运而生 本文综述了目前文献中最常用的 糖类生物信息学资源，包括各种糖蛋白的数据库以及质谱解析糖类的相关工具和新技术、新方法 关键词 糖蛋白质组学，质谱，糖信息学，数据库，软件 学科分类号 Q53 DOI: 10.16476/j.pibb.2016.0115 糖蛋白广泛存在于真核、原核以及微生物中， 单糖与单糖之间存在多种连接方式，经常形成 是生物体内重要的生理活性物质 带有分支结构的 杂的树状分支结构 生物体内糖链不是由基因组 糖链分子通过羟基以共价方式连接到蛋白质的羟基 直接编码形成，因此不能从DNA 序列中直接预测 或羧基上，形成糖肽键 依据糖肽键的不同，糖蛋 出糖链结构 基因组和蛋白质组信息学算法基本上 [1] 白可分为O- 糖蛋白和N- 糖蛋白 目前研究主要 都不能直接移植到糖组学中，因此糖信息学方法相 以N- 糖蛋白为主 糖链的构象影响蛋白质的正确 对落后 目前，预测糖基化修饰位点相对简单，可 [2] 折叠、细胞内定位、分子功能以及抗原性等 据 以从蛋白质序列直接预测或通过常规蛋白质组学技 统计，细胞内超过50% 的蛋白质都会发生糖基化 术得到 而鉴定糖的拓扑结构信息学方法不多，相 修饰，这些糖蛋白广泛分布于各种组织的细胞膜表 对可信的都是通过糖谱图库检 的思路 也有人通 面，是接收细胞外部信 刺激的主要途径，而且与 过从头预测方法从谱图中直接推断糖链结构，但由 细胞之间信息交流、信 转导、细胞识别、免疫分 于计算 杂度呈指数增长，不适合长糖链的鉴定 子互作有着密切关联 此外，在临床研究中发现， 发展一种通过质谱数据自动解析糖链结构的算法是 糖蛋白不仅参与肿瘤的发生、发展和转移，蛋白质 目前糖信息学领域中最热门的研究 上的聚糖和其糖链结构的变化也参与了代谢性疾 1 糖蛋白相关的数据库 病、心脑血管疾病、先天性遗传病等重大疾病的 [3] 蛋白库 发生发展 糖蛋白与胚胎干细胞的发育过程也有 1 1 [4] SWISS-PROT 是一个被生物学家广泛使用的高 关 由此可见，对于糖蛋白的研究具有十分重要 的生物学意义和 用前景 可信、高注释的蛋白质序列库 据统计，在 糖组学是一门新兴的学科，目标是表征和研究 SWISS-PROT 中大约有70% 的蛋白质含有潜在的 生物体内合成的糖分子，包括对细胞内所有的糖基 转移酶进行分类以及发现糖的真实结构 而糖蛋白 质组学是研究被糖链修饰的蛋白，不仅包含糖组学 * 国家自然科学基金资助项目.