重组流感糖蛋白位点特异性糖基化谱的变化

Variation of Site-Specific Glycosylation Profiles of Recombinant Influenza Glycoproteins.

作者信息Zachary C Goecker, Meghan C Burke, Concepcion A Remoroza, Yi Liu, Yuri A Mirokhin, Sergey L Sheetlin, Dmitrii V Tchekhovskoi, Xiaoyu Yang, Stephen E Stein
PMID39128790
发布时间2024-09
DOI10.1016/j.mcpro.2024.100827

实验完整度

本研究包含对多种重组流感蛋白的位点特异性糖基化进行详细分析,涉及多个供应商、酶组合、重复实验和多种统计比较,属于高完整度实验研究。

主要模型

重组血凝素(HA)蛋白(HEK293细胞系表达) 重组神经氨酸酶(NA)蛋白(HEK293细胞系表达) 患者来源的?

重点核对

重组蛋白供应商及批次:需核对每个蛋白的供应商和批次信息 蛋白酶组合及消化条件:需确认具体的酶组合和消化时间 LC-MS/MS方法:需确认色谱梯度、质谱参数 GADS比较的相似性得分:需确认计算方式和阈值

摘要

本工作对重组流感糖蛋白血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)的位点特异性N-聚糖分布进行了详细测定。重组糖蛋白之间的糖基化变化是不可预测的,且可能取决于生物制造过程的细节以及蛋白质结构的细节。在本研究中,对来自四个不同供应商的八种菌株的重组流感蛋白进行了分析。这些蛋白包括五种HA和三种神经氨酸酶蛋白,每种均由HEK293细胞系产生。使用一系列复杂的多酶方法进行消化,旨在分离含有单个N-糖基化位点的糖肽。使用最近开发的方法生成完整糖肽的位点特异性糖基化谱,并使用谱相似性得分进行比较。不同病毒株之间聚糖丰度和分布的差异最为显著(相似性得分 = 383/999),而消化重复和进样重复的差异相对较小(相似性得分 = 957)。值得注意的是,流感糖蛋白变体的同源区域的聚糖分布显示出低变异性。由于位点特异性聚糖测定存在多种可能的变异来源和固有的分析困难,因此对多个因素(包括供应商差异、生产批次、蛋白酶消化和重复测量)分别检查了变异性。比较所有糖基化分布后,大多数位点可分为四个不同的类别。最后,尝试鉴定一个HA变体的相邻潜在N-糖基化位点上的糖基化分布。仅发现第二个位点(NnST)被占据,使用了蛋白质组学中两种很少使用的蛋白酶,枯草杆菌蛋白酶和esperase,这两种酶均能选择性切割这些相邻位点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在量化不同来源(如供应商、批次、蛋白酶、菌株)对重组流感糖蛋白位点特异性N-糖基化测量的影响,并评估测量的可重复性。
核心机制
位点特异性糖基化变异主要来源包括:不同供应商导致差异显著,菌株间差异最大,而重复测量和批次差异最小。同源区域的糖基化分布保守。
主要证据
通过比较GADS相似性得分,发现重复进样和重复消化的相似性得分中位数为957和960,批次间为910,不同供应商间为781,同一蛋白不同位点间为643,不同菌株间为383。
研究意义
本研究为位点特异性糖基化测量提供了定量变异评估方法,有助于理解重组糖蛋白的异质性,并指导质量控制和研究设计。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

重组蛋白获取与表征

获取不同供应商的重组流感HA和NA蛋白,并确认其序列和糖基化位点。

从四个商业供应商处获得八种重组蛋白(五种HA和三种NA),所有蛋白均在HEK293细胞中表达,并确认其序列和糖基化位点数量。

2

蛋白消化与脱盐

通过多种蛋白酶组合消化蛋白,生成含有单个N-糖基化位点的糖肽,并进行脱盐。

使用六种蛋白酶组合消化蛋白,并使用MonoSpin C18柱脱盐。

3

LC-MS/MS数据采集

通过液相色谱-质谱联用分析糖肽,获取MS1和MS2谱图。

使用Orbitrap Fusion Lumos Tribrid质谱仪和Ultimate 3000 nLC系统分析消化后的样品。

4

数据分析和GADS生成

鉴定糖肽,生成位点特异性GADS,并比较不同因素下的GADS相似性。

使用Byonic和MSfragger-glyco进行糖肽鉴定,使用内部软件生成GADS,并使用相似性得分进行比较。

5

变异比较和分类

评估不同因素(重复、批次、蛋白酶、供应商、菌株等)对GADS相似性的影响,并识别聚糖分布类别。

通过相似性得分和聚类分析比较不同变异来源,并识别四个主要分布类别。

6

相邻糖基化位点分析

尝试分离并鉴定HA-HK97中相邻N-糖基化位点(NNST)的占据情况。

使用非特异蛋白酶(枯草杆菌蛋白酶、中性蛋白酶、esperase、savinase)消化,并结合MS分析,确定第二个位点(NnST)被占据,第一个位点未占据。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RapiGestWaters--
二硫苏糖醇----
胰蛋白酶Promega--
Glu-CPromega--
Lys-CPromega--
胰凝乳蛋白酶Promega--
α-裂解蛋白酶Sigma--
枯草杆菌蛋白酶Sigma--
中性蛋白酶Sigma--
esperaseSigma--
savinaseSigma--
MonoSpin C18GL Sciences--
Genevac EZ-2 plus 真空离心浓缩仪SP Scientific--
Orbitrap Fusion Lumos Tribrid 三合一质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Ultimate 3000 纳升液相色谱Thermo Fisher Scientific--
Acclaim PepMap RSLC 色谱柱Thermo Fisher Scientific--
ByonicProtein Metrics--
MSfragger-glyco----
MS_PianoNIST--
NIST MS SearchNIST--
PNGase F----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
蛋白获取
重组蛋白的供应商和批次:不同供应商的同一蛋白糖基化差异显著,需明确供应商和批次。
阅读提示:Methods: Influenza Strains and Glycoproteins, Table 1
蛋白消化
蛋白酶组合和消化条件:使用的蛋白酶组合、酶底物比例、消化时间和温度。
阅读提示:Methods: Protein Digestion and Desalting
LC-MS/MS分析
色谱梯度、质谱参数:梯度时间、扫描范围、分辨率、AGC目标等。
阅读提示:Methods: Site-Specific Glycopeptide Analysis
数据分析
搜索参数和数据库:前体质量容忍度、片段质量误差、固定/可变修饰、糖库。
阅读提示:Methods: Data Processing
GADS比较
相似性得分计算方法:使用余弦相似度(点积)。
阅读提示:Methods: Data Metrics and Statistical Analysis
相邻位点分析
非特异蛋白酶消化条件:蛋白酶类型、浓度、时间、温度。
阅读提示:Results: Variation Due to Protease