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为探究血清游离寡糖（FNGs）的奥秘，研究人员开展了其结构、形成机制及功能的研究。发现血清 FNGs 包括唾液酸化 FNGs 等多种类型，主要源于肝细胞，其形成涉及多种酶。这为揭示其生物学意义及作为疾病标志物提供了依据。
在生命的微观世界里，糖类物质一直扮演着极为重要的角色。糖基化修饰是蛋白质和脂质常见的修饰方式，其中 N - 糖基化是真核生物中蛋白质最普遍的翻译后修饰之一。以往，人们对与蛋白质或脂质结合的聚糖研究较多，发现其能改变载体分子的理化和生理特性，比如蛋白质的糖基化可以调控其命运、细胞内定位以及与细胞或其他蛋白质的相互作用。然而，游离寡糖的研究却相对滞后。在细胞内，虽已明确未结合的 N - 糖（游离 N - 糖，FNGs）存在于胞质中，且其加工途径也逐渐明晰，但它们在细胞内的生物学功能依旧是个谜。更有趣的是，近年来在人和多种动物的血清中也发现了游离寡糖，可这些血清中的游离寡糖从何而来，又有什么作用呢？这一系列问题就像一团迷雾，笼罩在科研人员心头，亟待解决。为了驱散这团迷雾，来自未知研究机构的研究人员开启了一场探索血清游离寡糖的科研之旅，相关研究成果发表在《BBA Advances》上，这一研究成果对生命科学和健康医学领域意义重大。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。他们采用改进的分离技术从血清中提取游离寡糖，以此来分析其结构。同时，通过基因敲除小鼠模型，对比野生型和基因敲除小鼠血清中游离寡糖的差异，探究相关酶在其形成过程中的作用。此外，对原代肝细胞进行体外培养，并使用抑制剂处理，观察对游离寡糖分泌的影响 ，从而揭示其形成机制。
下面来详细看看研究的结果。在 “唾液酸化游离 N - 糖（sialyl FNGs）在动物血清中的研究” 方面，2013 年首次报道血清中存在与 N - 连接聚糖结构相关的游离聚糖（FNGs），这些糖在还原端携带 N，N'- 二乙酰壳二糖结构（简称 “Gn2 型 FNGs”），且非还原端几乎都被唾液酸封端。研究发现，唾液酸化 FNGs 不仅存在于人类血清，在多种哺乳动物、鸡和三文鱼等动物血清中也有发现，而且不同物种的主要结构存在差异。例如，鸡血清中有大量部分去唾液酸化的 FNGs，而哺乳动物血清中则很少见，这可能与不同物种肝脏凝集素的特异性有关。此外，牛血清 FNGs 的结构在不同发育阶段不同，肝癌患者血清中主要唾液酸化 FNGs（二唾液酸化双天线 FNGs）水平呈上升趋势，这表明血清中的唾液酸化 FNGs 可能反映动物的疾病和发育状态。
“唾液酸化 FNGs 的肝脏起源” 研究中，基于血清唾液酸化 FNGs 与肝脏来源糖蛋白的聚糖模式高度相似，研究人员利用大鼠原代肝细胞进行分析，证实了肝细胞是血清唾液酸化 FNGs 的来源。在原代肝细胞培养基中发现了与同一只大鼠血清中结构相似的唾液酸化 FNGs，同时还检测到寡甘露糖型 FNGs 和唾液酸乳糖 / N - 乙酰乳糖胺（LacNAc）型寡糖。
“唾液酸化 FNGs 的释放机制” 研究中，哺乳动物体内有溶酶体壳二糖酶和胞质内的内切 -β-N - 乙酰氨基葡萄糖苷酶（ENGase）可将 Gn2 型 FNGs 转化为 Gn1 型。通过对 ENGase 基因敲除（KO）小鼠血清的检测，发现两种酶都参与了 Gn1 型 FNGs 的形成，但不同物种中各自的贡献程度有所不同。此外，使用 ER α- 葡萄糖苷酶抑制剂栗精胺（CST）和寡糖基转移酶（OST）抑制剂 NGI-1 处理原代肝细胞，发现 OST 来源的 FNGs 至少部分是血清唾液酸化 FNGs 的来源，推测在原代肝细胞中，OST 来源的 FNGs 在通过分泌途径时，被 ER / 高尔基体酶加工成唾液酸化 FNGs 后释放到细胞外。
“寡甘露糖型 FNGs 的结构和起源” 研究中，改进纯化方法后，在多种动物血清中检测到寡甘露糖型 FNGs。血清中寡甘露糖型 FNGs 的结构比胞质中的小，主要为 Man2GlcNAc1和 Man3GlcNAc1 。研究表明，胞质 FNGs 是血清寡甘露糖型 FNGs 的主要来源，但它们如何进入细胞外空间仍不清楚。原代肝细胞分泌的寡甘露糖型 FNGs 比血清中的大，且其分泌受 NGI-1 抑制，说明 OST 参与其形成，同时推测血清 α- 甘露糖苷酶在血液循环中对肝细胞释放的寡甘露糖型 FNGs 进行了加工。
“唾液酸乳糖 / LacNAc 型游离聚糖” 研究中，在多种动物血清中发现了唾液酸乳糖 / LacNAc 型游离聚糖，且证实其由肝细胞分泌。同一血清样本中，FNGs 和唾液酸乳糖 / LacNAc 型游离聚糖的唾液酸连接方式不同，大多数已鉴定的游离唾液酸乳糖 / LacNAc 型聚糖较小，但也有较大形式。由于其结构与牛奶寡糖相似，而牛奶寡糖由乳腺产生，这表明肝细胞中存在未知的唾液酸乳糖 / LacNAc 型聚糖生物合成机制。
在 “其他基于乳糖的中性游离聚糖的出现” 方面，通过对人类血清和脑脊液的综合糖组学分析，发现了具有 ABO 血型特异性抗原的基于乳糖的游离聚糖，但它们的形成途径是否与肝细胞来源的唾液酸乳糖 / LAcNAc 型聚糖相似尚待明确。
“血清游离聚糖上唾液酸的 O - 乙酰化” 研究中，在大鼠和三文鱼血清中，唾液酸乳糖 / LacNAc 型聚糖和唾液酸化 FNGs 上都存在唾液酸的部分 9-O - 乙酰化修饰，这种修饰可能具有物种特异性，其对血清游离聚糖生物学功能的影响尚不明确。
综合上述研究结果，研究人员发现血清游离寡糖包含多种类型，如唾液酸化 FNGs、寡甘露糖型 FNGs、唾液酸乳糖 / LacNAc 型游离聚糖等，它们主要来源于肝细胞，其形成涉及多种酶和复杂的细胞内过程。虽然目前血清游离寡糖的生物学功能尚未完全明确，但它们在血液中的含量足以发挥生物学作用，推测可能通过与宿主凝集素或入侵的细菌 / 病毒相互作用来调节免疫反应等。此外，由于血清游离寡糖由肝细胞分泌，其含量和结构有望作为肝脏疾病的生物标志物，为肝脏疾病的诊断和监测提供新的思路和方法。然而，该研究也存在一些待解决的问题，比如胞质 ENGase 或溶酶体壳二糖酶加工的 Gn1 型 FNGs 进入血清的具体机制、肝细胞中唾液酸乳糖 / LacNAc 型聚糖的精确合成过程以及唾液酸 O - 乙酰化对血清游离聚糖生物学功能的影响等。未来需要进一步深入研究，以全面揭示血清游离寡糖的奥秘，为生命科学和健康医学领域的发展提供更有力的支持。
