Сахарные коды: новая платформа для изучения гликопротеинов

Гликопротеомика, изучение белков с присоединёнными сахарными цепями (гликанами), остаётся малоисследованной областью. Сложность заключается в том, что гликопротеины могут различаться не только по числу и положению сайтов гликозилирования, но и по составу и структуре каждого гликана.

Группа исследователей под руководством Йозефа Пеннингера из IMBA разработала платформу SugarQb (Sugar Quantitative Biology), которая сочетает методы масс-спектрометрии и алгоритмы для комплексной идентификации сложных сахарных структур и их привязки к конкретным сайтам в белках. Работа опубликована в Nature.

Доказательство принципа: стволовые клетки и рицин

Используя SugarQb, учёные создали первый черновик гликопротеома эмбриональных стволовых клеток мыши и человека. Результаты почти удвоили число всех известных гликопротеинов в литературе. Было обнаружено множество новых гликозилированных белков, включая эволюционно консервативные и видоспецифичные модификации факторов плюрипотентности. Многие из этих белков локализуются в плазматической мембране и участвуют в межклеточной сигнализации и развитии эмбриона.

Во втором исследовании платформу применили для изучения токсина рицина, против которого нет антидота. Ранее было показано, что клетки с дефектом фукозилирования (добавления сахара фукозы) устойчивы к рицину. С помощью SugarQb удалось получить гликопротеомы этих устойчивых клеток и обнаружить шесть новых белков, оркестрирующих токсичность рицина. Потеря любого из них делала человеческие клетки устойчивыми к яду. Это указывает, что фукозилирование этих белков необходимо для чувствительности к рицину и открывает новые мишени для терапии.

Значение и доступность

Платформа SugarQb находится в свободном доступе для учёных. Как отмечают авторы, гликозилирование играет фундаментальную роль во многих болезнях, включая рак. Платформа позволит исследовать новые биологические механизмы, искать стратегии лечения, а клиницистам — определять аномальные гликопротеомные сигнатуры как биомаркеры заболеваний и отслеживать ответ на терапию.