多肽糖基化现象的分子表征

肽糖基化现象不仅存在于食物中，而且也存在于生物系统中，是一种重要的反应，但人们对它的了解还很有限。多肽的巨大异质性和糖基化反应的复杂性阻碍了对多肽衍生糖基化产物的大规模分析，也妨碍了理解其影响因素及其如何影响多肽的生物活性。

近期，慕尼黑工业大学一研究团队就多肽的糖基化进行研究，分析时间分辨的 Amadori 产物形成，探索了264个肽的位点特异性糖基化，并在Nature发布综述。

通过强度分析和深度计算序列反褶积解决了基于微观异质性的肽糖基化差异，并显示出特别反应肽集体。这些肽具有潜在的重要序列模式，这些序列模式出现在一些独立来源的已建立的生物和感觉活性肽中，这表明该研究方法适用于整个系统。并且生成了一个模式肽图，并提出在肽糖基化中，此处确定的分子检查点可以作为序列反应性的指示。

糖基化是在酶的控制下，蛋白质或脂质附加上糖类的过程，起始于内质网，结束于高尔基体。在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质，和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键。蛋白质经过糖基化作用，形成糖蛋白。糖基化是对蛋白的重要的修饰作用，有调节蛋白质，帮助蛋白质折叠功能作用。

在该项研究中，研究人员提出了一种直接的方法，通过使用高分辨率 MS 的强大功能结合多元统计和生物信息学来获取有关 MR 中肽反应性和两种反应影响的大规模信息，从而改进肽衍生 AP 的评估时间和糖浓度。这一对葡萄糖-胰蛋白胨模型系统的研究实现了迄今为止对肽 AP 的最深入分析。

任何基于 MS 的实验都需要注意，检测性会受到电离类型、分析物浓度以及样品复杂性的影响。因此，在此数据集中可能会偏向于考虑特定的肽和 AP。但研究人员还是实现了对大型肽库的深入表征，并提供了有关影响 AP 形成的肽特性的全面信息。

在本研究中观察到明显更慢的降解行为。不同的反应条件，如催化活性磷酸盐缓冲液的浓度和温度，往往会影响 AP 的稳定性，也会影响肽的氨基酸序列。但在该数据集中检测到的所有肽 AP 在所有时间点都保持在检测限之上。

在肽糖化中，反应行为由氨基酸序列驱动。基于短链肽模型系统已经提出了与 N 末端相邻的氨基酸的重要作用。在这里，我们注意到对缬氨酸起始肽的糖基化的强烈偏好，并注意到肽的更明显的 AP 形成，其中包含位于 N 末端氨基酸旁边的 Ile、Leu 和 Val。

我们通过将 AP 映射到酪蛋白序列并相互映射，确定了特别容易发生早期糖基化反应的肽集合。研究人员利用这些反应性肽类来提供有关潜在重要的三序列模式的信息，并提出许多其他因素中的糖化模式促进了肽糖化，这通过糖化敏感性的强连通性和特定序列模式的存在来表明。总的来说，科学家们提供了一套全面的分子检查点，用于估计糖化的肽反应性。

最后通过将胰蛋白胨肽映射到来自各种食物来源的大量生物活性和感官活性肽，建立了胰蛋白胨模型系统的全系统适用性。根据是否需要肽的糖化，我们建议可以相应地选择氨基酸序列。对于功能性食品的开发，必须保持健康益处，因此对于大多数生物活性肽而言，需要避免 AP 的形成。

与较大的肽类相比，小肽衍生的 MRP 具有卓越的抗氧化特性，这使得胰蛋白胨特别适合鉴定潜在的候选肽。观察了来自 47 种氨基化合物的 AP，其中 34% 的生物活性先前已确定，93% 被鉴定为生物活性肽的亚结构，这表明生物活性肽特别容易发生糖化。对于感官活性肽，其他人观察到与单独加热酪蛋白肽相比，MRP 的苦味降低，而抗氧化特性增加。其他来源的肽也有类似的发现。因此，通过选择合适的候选肽可以为食品生产提供更多好处，例如增强食品的感官特性。

未来需要研究来自不同蛋白质的更广泛的肽，从而研究更广泛的氨基酸序列，以获得关于氨基酸组成和序列模式相关性的更多信息。由高度特异性合成肽制备的模型系统在先前的研究中提供了有价值的发现，这表明对肽的靶向研究，特别是具有潜在相关序列模式的研究，可能有望用于鉴定特别容易发生肽糖化的肽。这些策略还提供了确定对糖化反应较不敏感的肽的机会。

参考文献：Berger, M.T., Hemmler, D., Walker, A. et al. Molecular characterization of sequence-driven peptide glycation. Sci Rep 11, 13294 (2021).