<行业新闻>唾液酸化保护糖蛋白免受氧化应激-唾液酸氧化和结构稳定性的机制见解

来源于微信公众号@糖探针与糖药物

在生物化学领域，糖基化修饰对蛋白质功能的影响一直是一个研究热点。其中，唾液酸化作为一类关键但不稳定的蛋白修饰，在调节蛋白质结构、功能及稳定性方面扮演着重要角色。然而，尽管氧化应激对蛋白质完整性的影响已被广泛认可，关于唾液酸化如何提供保护以抵御这种损伤的研究仍相对较少。

为了深入探究这一科学问题，南开大学李功玉联合付浩浩等人合作开发了一种基于低温等离子体的小型设备（microLTP），能够在实验室内模拟细胞内的氧化应激环境。通过使用该装置对自由唾液酸（Neu5Ac和Neu5Gc）进行时间分辨的深度自由基暴露，并结合高分辨率质谱分析和密度泛函理论计算，揭示了一条前所未有的氧化路径——即在环开裂之前发生的侧链逐步氧化过程。此外，利用人类转铁蛋白作为模型糖蛋白，研究了特定的唾液酸化模式及其结构模体对于维持氧化应激下的结构稳定性的重要性。

研究表明，与传统的化学氧化方法相比，microLTP生成的富含活性氧物种（ROS）的混合物可以在较短时间内诱导更丰富的氧化产物。特别是，当用microLTP处理唾液酸时，观察到其首先发生在侧链上的氧化反应，随后随着处理时间延长逐渐触发明显的环开裂反应。这些发现表明了一种不同于传统化学氧化的独特氧化路径，强调了侧链优先氧化而保持完整的糖环结构的特性。

进一步地，通过对人类转铁蛋白（hTF）进行酶切处理后的一系列气相展开实验（包括碰撞诱导展开CIU和全离子展开AIU），探讨了唾液酸化和N-糖基化对蛋白质结构稳定性的影响。结果显示，去除了唾液酸化的hTF显示出显著降低的结构稳定性，提示糖基化，尤其是唾液酸化，对气相中蛋白质结构稳定性的贡献。

整体来看，这项研究不仅提供了唾液酸化如何对抗氧化应激的新见解，还为理解复杂生命过程中唾液酸的作用机制提供了分子基础。更重要的是，它揭示了Neu5Gc相较于Neu5Ac具有更高的抵抗自由基氧化的能力，这可能与其额外的羟基有关。最后，本研究强调了唾液酸化在稳定多种氧化应激条件下蛋白质构象中的不可替代作用，为进一步探索相关疾病的治疗靶点奠定了理论基础。通过综合运用溶液表征技术和生物学评价手段，研究者们为我们展示了唾液酸化修饰在生理和病理状态下的潜在价值。