人类精液中高度岩藻糖基化N-糖链的结构与位点特异性表征及其在男性生殖中的潜在意义

本研究通过StrucGP软件结合新型质谱技术，首次系统解析了人类精子(HS)和精浆(HSP)中岩藻糖残基≥6的重度岩藻糖基化(heavy fucosylation)N-糖链的精确结构特征。鉴定出49个HS和188个HSP特异性糖肽，发现CLU蛋白携带10/9个岩藻糖的极端修饰模式，揭示了精液糖基化在男性不育研究中的独特价值。

　　

在生命科学领域，糖基化作为最复杂的翻译后修饰之一，其结构异质性一直是研究的难点。人类精液因其特殊的生物学功能，被发现存在极端岩藻糖修饰现象——单个糖链可携带多达10个岩藻糖残基，这种"重度岩藻糖基化"(heavy fucosylation)现象在其他组织中极为罕见。然而，这些糖链的精确结构特征及其在精子功能中的作用始终是未解之谜。

西北妇女儿童医院生殖医学中心的研究团队在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》发表突破性成果。研究人员采用高分辨质谱结合自主开发的StrucGP解析软件，创新性地利用Y1+Fuc/Y1离子比值区分核心岩藻糖(core fucosylation)与分支岩藻糖(antenna-fucosylation)，对健康捐赠者的精子(HS)和精浆(HSP)样本进行深度分析。关键技术包括：基于Cotton hilic柱的完整糖肽(IGP)富集、高pH HPLC分级分离、双能级HCD碎裂策略，以及基于10KD超滤和BCA定量标准化的样本前处理方法。

研究结果部分显示：
3.1 精液中独特的重度岩藻糖基化特征
通过特征性B/Y离子鉴定出HS中49个和HSP中188个重度岩藻糖基化糖肽，其中CLU蛋白在HS和HSP中分别携带10个和9个岩藻糖的极端修饰，MS/MS谱图中观察到m/z 512.20(HexNAc₁Hex₁Fuc₁)等特征碎片离子。

3.2 HS与HSP中重度岩藻糖基化N-糖链结构差异
发现所有重度岩藻糖基化糖链均为复杂型N-糖链，核心岩藻糖化率在HS中达100%，HSP中为92.3%。分支结构以Lewis^y/b(72.8%)和Lewis^x/a(21.5%)为主，其中HSP特有唾液酸化Lewis^x/a等复杂修饰。

3.3 共享糖蛋白的糖型异质性
10种共享糖蛋白在HSP中呈现更复杂的糖链结构，如CLU在HS中鉴定出18种糖型(3个糖基化位点)，而在HSP中发现28种糖型(4个位点)，包括罕见的六天线结构。

3.4 HSP特有糖蛋白的修饰特征
27种HSP特有糖蛋白中，PIP蛋白展现与CLU相似的修饰多样性，在105位点鉴定出12种糖型；MUC6蛋白以149次PSMs成为最丰富的重度岩藻糖基化载体。

3.5 免疫相关功能通路分析
GO分析显示这些糖蛋白显著富集于溶酶体靶向(p=1.2E-5)和蛋白酶活性调控(p=3.4E-4)，Reactome通路提示其参与血小板脱颗粒(6.1E-6)和先天免疫系统(2.3E-5)等功能。

该研究首次建立人类精液重度岩藻糖基化的结构数据库，揭示其三大生物学意义：1) 为糖肽分析方法学提供独特的标准品资源；2) 发现精浆较精子具有更复杂的糖链修饰模式，提示其在免疫微环境调控中的特殊作用；3) 极端岩藻糖修饰与男性生殖功能的潜在关联为不育症研究开辟新视角。特别值得注意的是，CLU等蛋白在精液中表现出的10岩藻糖修饰，在肝脏等组织中仅见3-4个岩藻糖，这种组织特异性暗示生殖系统可能进化出独特的糖基化调控机制。