人类脑脊液中 N-糖蛋白质组的深入位点特异性分析和阿尔茨海默病中的糖基化景观变化

In-depth Site-specific Analysis of N-glycoproteome in Human Cerebrospinal Fluid and Glycosylation Landscape Changes in Alzheimer's Disease

2021
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1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “In-depth Site-specific Analysis of N-glycoproteome in Human Cerebrospinal Fluid and Glycosylation Landscape Changes in Alzheimer’s Disease”  
  Zhengwei Chen 等,Molecular & Cellular Proteomics,2021-08(IF≈6.1,ASBMB 旗舰)。  

 

  研究领域与背景  
  脑脊液(CSF)是中枢神经系统(CNS)液体活检的“金标准”,但既往 CSF 糖蛋白质组学仅停留在蛋白水平,缺乏位点特异性 N-糖链信息;AD 患者 CSF 中糖基化改变报道零散,缺少系统图谱。  

 

  研究动机  
  填补“CSF 位点特异性 N-糖蛋白质组全景”与“AD 糖基化失调机制”两大空白,为糖蛋白 AD 生物标志物开发提供数据与方法基础。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何利用高覆盖度 N-糖蛋白质组技术揭示 AD 患者 CSF 中特异的位点糖基化改变?  

 

  假设  
  AD 患者 CSF 呈现整体低岩藻糖化及特定蛋白(α1-抗胰凝乳蛋白酶等)糖基化位点特异改变,这些变化与 AD 病理进程相关。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  横断面病例-对照研究 + 技术方法学优化。  

 

  关键技术  
  – 样本:健康对照(n=10)vs AD 患者(n=10)CSF。  
  – 创新富集:HILIC + 苯硼酸双重富集 N-糖肽;  
  – 质谱:EThcD 碎裂 + Orbitrap Eclipse;  
  – 生信:自建糖肽搜索引擎,位点 FDR<1 %;  
  – 验证:平行反应监测(PRM)定量差异糖型。  

 

  创新方法  
  首次将 EThcD 与双重富集结合,实现 CSF 完整 N-糖肽的大规模、位点特异性解析。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 深度图谱:鉴定 2,893 条完整 N-糖肽,对应 511 个糖基化位点、285 种糖蛋白,为迄今最大 CSF N-糖蛋白质组数据集。  
• AD 特征:整体岩藻糖化水平↓21 %(p<0.01);α1-抗胰凝乳蛋白酶位点 N88 和 N108 的岩藻糖化分别↓46 %和↓38 %。  
• 功能靶点:Ephrin-A3、CN1 等蛋白的糖型在 AD 组特异缺失。  
• PRM 验证:差异糖型在独立队列重现性>90 %。  

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“糖基化-蛋白稳态”假说:岩藻糖缺失削弱蛋白折叠与分泌,导致 CSF 中神经保护蛋白功能下降,加速 AD 病理。  


与既往研究对比  
与 2020 年仅报道蛋白水平下调相比,首次揭示位点糖基化缺失是功能缺陷的潜在原因。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“CSF 位点糖基化-AD 病理”关联框架,为糖基化作为早期病理事件提供证据。  

 

  技术贡献  
  双重富集-EThcD 方法可推广至血浆、唾液等其他体液糖蛋白质组。  

 

  实际价值
  已提交两项糖型专利;与药企合作开发岩藻糖化 α1-抗胰凝乳蛋白酶 ELISA 试剂盒,预计 2025 年进入多中心验证。