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蛋白质糖基化异常与多种疾病相关，现有糖蛋白分析策略存在蛋白水解耗时长、易交叉污染等问题。研究人员开发 DNA 四面体功能化亲水磁性纳米球（Fe?O?@PDA@AuNPs@DNA TET-Trypsin），其选择性优异、检测限低，在人血清中检测到相关糖肽和糖蛋白，将消化时间从 18h 缩至 5min，助力糖蛋白组学。
在生命科学的浩瀚领域中，蛋白质糖基化作为一种极为重要的翻译后修饰（PTMs），如同一位神秘的调控者，影响着超过 50% 的已知蛋白质，在细胞识别、代谢、迁移和免疫防御等众多关键生物过程中扮演着举足轻重的角色。然而，当这一调控机制出现异常时，便可能引发一系列疾病，如阿尔茨海默病、心血管疾病和癌症等。深入探究糖蛋白的奥秘，对于挖掘潜在的疾病生物标志物至关重要。
目前，糖蛋白分析的 “自下而上” 策略虽能分析复杂生物系统样本，适合大规模高通量分析，但却面临着两大棘手难题：一是蛋白水解处理需要长达 16 小时，二是后续糖肽富集近 2 小时，这极大地阻碍了糖蛋白组学的发展。此外，蛋白消化和糖肽富集分为两步，还可能导致蛋白消化的交叉污染，严重影响定性和定量分析的准确性。因此，开发一种能够一步实现蛋白质快速酶解和糖肽富集的多功能生物纳米材料，成为了该领域亟待解决的迫切需求。
为了攻克这些难题，宁波大学及其附属医院的研究人员开展了相关研究。他们设计出 DNA 四面体功能化亲水磁性纳米球（Fe?O?@PDA@AuNPs@DNA TET-Trypsin），用于 N - 糖蛋白的超快速分析。该研究成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》上，为糖蛋白分析带来了新的曙光。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先通过一锅法合成磁性球体，将多巴胺包覆在 Fe?O?外部，利用沉降法将金纳米颗粒附着在多巴胺涂层上，再通过氨基与金纳米颗粒形成稳定复合物，将 DNA 四面体固定在固体材料上，最后通过席夫碱反应将胰蛋白酶固定在 DNA 四面体上，完成材料制备。并将该材料应用于人血清样本，经富集后通过纳米液相色谱 - 质谱 / 质谱（nano-LC-MS/MS）进行检测，同时对富集的糖肽进行 Gene Ontology（GO）分析。样本来自健康个体和胃癌患者的血清，且研究经伦理委员会批准（KS20227002）。
材料性能研究
该纳米材料展现出卓越的性能。其具有良好的生物相容性、亲水性和丰富的官能团，在复杂样本中表现出优异的选择性（HRP:BSA=1/10,000）和极低的检测限（0.1 amol/μL）。更令人惊喜的是，它能够将蛋白质的消化时间从 18 小时大幅缩短至 5 分钟，同时实现对消化液中糖肽的选择性富集，极大地提高了分析效率。
人血清应用研究
将该纳米球应用于人血清分析，在健康个体血清中，经 Fe?O?@PDA@AuNPs@DNA TET-Trypsin 富集后，通过 nano-LC-MS/MS 检测到对应 94 种糖蛋白的 302 种糖肽；而在胃癌（GC）患者血清中，检测到对应 103 种糖蛋白的 364 种糖肽。这一结果为胃癌的糖蛋白表达研究提供了丰富的数据支持。
GO 分析
对血清样本中富集的糖肽进行全面的 Gene Ontology（GO）分析，结果发现，与正常对照组相比，胃癌患者体内先天淋巴细胞和细胞外囊泡表达异常，同时存在与内肽酶相关的特定分子或化合物。这些发现为深入了解胃癌的发病机制提供了新的视角。
结论
综上所述，该研究成功实现了蛋白质的高效酶解和糖肽的一步捕获。多巴胺丰富的羟基基团及其优异的亲水性，赋予了材料良好的糖肽富集能力。Fe?O?@PDA@AuNPs@DNA TET-Trypsin 不仅在蛋白质消化和糖肽富集方面表现出色，还为糖蛋白组学研究提供了一种高效、便捷的新策略。该方法显著缩短了分析时间，提高了分析准确性，有望在疾病诊断、生物标志物发现等领域发挥重要作用，为糖蛋白相关疾病的研究和治疗开辟新的道路。
