Mol Cell Proteomics(IF=7.4)| 全面糖谱分析口腔癌与N-糖基化的联系

口腔鳞状细胞癌(OSCC)是头颈部最常见的癌症类型,作为一种侵袭性疾病,其5年内生存率只有50%。目前对OSCC的预后是基于肿瘤-淋巴结转移系统的临床分期系统,但是该系统存在一些缺陷。因此,迫切需要通过鉴定肿瘤的分子特征以帮助OSSC患者更精确的分期和预后。越来越多的证据表明糖基化改变与OSSC的发生及疾病进展相关,但是蛋白糖基化改变和患者淋巴结转移状态和生存率之间联系并不清楚。

2023年7月,巴西国家能源和材料研究中心的CaroliNa Moretto CarNielli,等在Molecular and Cellular Proteomics发表了题为“Comprehensive glycoprofiling of oral tumors associates N-glycosylation with lymph node metastasis and patient survival”的文章。该研究通过糖组学和糖蛋白组学分析发现6个N-聚糖和79个N-糖肽表达的改变与淋巴结转移有关,两种N-聚糖(Glycan 40a和Glycan 46a)和一种来源纤维连接蛋白的N-糖肽的相对高丰度和来源α白蛋白和CD59的N-糖肽的相对低丰度与患者的低生存率相关,这为进一步探索口腔癌的基础疾病机制和新的预后糖标志物奠定了基础。


Mol Cell Proteomics(IF=7.4)| 全面糖谱分析口腔癌与N-糖基化的联系

文章名称:Comprehensive glycoprofiling of oral tumors associates N-glycosylation with lymph node metastasis and patient survival

期刊:Molecular and Cellular Proteomics

发表时间:2023年7月

影响因子:7.4

研究材料:OSSC原发肿瘤

组学技术:糖组学、糖蛋白组学





01

研究思路

Mol Cell Proteomics(IF=7.4)| 全面糖谱分析口腔癌与N-糖基化的联系





02

研究结果

01 OSCC组织的N-糖组学分析

本研究是为了比较有无淋巴结转移(有:N+;无:N0)的OSCC组织的N-聚糖变化。OSCC组织中鉴定出的N-聚糖主要为复合体、甘露寡糖和少甘露糖(图1A)。与N0组织相比,在N+组织中观察到6个N-聚糖的差异表达(图1B),并且每一种差异表达的N-聚糖都能够通过逻辑回归模型和随机森林模型对N0和N+患者进行分层(图1C)。

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图1 糖组学分析

(图源:Carnielli CM., Molecular and Cellular Proteomics, 2023)


02 OSCC组织的N-糖蛋白组学分析

本研究通过N-糖蛋白组学比较N+和N0患者肿瘤组织糖蛋白组成的差异,分析结果表明在OSCC组织中N-糖肽和N-糖蛋白的分布跨越了很宽的动态范围,并且N糖肽携带的N-聚糖主要为复合体或甘露寡糖(图2A-B)。糖蛋白组学的数据表明N+和N0患者N-聚糖的分布没有差异,大多数的N-糖基化位点代表不止一种的N-聚糖成分,但大多数的糖蛋白只有一个N-糖基化位点(图2C-D)。同时,研究者在两组患者种发现了79个N-糖肽的差异表达,并都表现出分层的潜力(图E-F)。

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图2 糖蛋白组学分析

(图源:Carnielli CM., Molecular and Cellular Proteomics, 2023)


03 OSSC组织的聚类分析

 本研究是为了进一步分析OSSC原发肿瘤组织N-糖基化的差异。N-糖组学的聚类分析发现了两个主要的肿瘤簇(T-C1和TC2)和N-聚糖(NG-C1和NG-C2)。在NG-C1中,T-C1和T-C2之间的所有N-聚糖类分布都发生了改变,NG-C1中少甘露糖和复合型N-聚糖的分布存在差异(图3A)。N-糖蛋白组学的聚类分析揭示了两个主要的肿瘤簇(T-C1和T-C2)和N-糖肽簇(IG-C1和IG-C2),T-C1和T-C2(IG-C1)的高度截短、甘露寡糖和复合型N-聚糖差异表达,而在IG-C2的两个肿瘤群中只有高度截短的N-聚糖表现出差异(图3B)。

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图3 聚类分析

(图源:Carnielli CM., Molecular and Cellular Proteomics, 2023)


04 N-糖蛋白组成分、临床特征和生物学过程之间的关系

 本研究是为了评估差异表达的N-聚糖和N-糖肽与临床特征的相关性。通过N-聚糖和N-糖肽的聚类分析发现它们分别在血管侵袭、淋巴结状态、肿瘤大小方面存在差异(图4A-D)。为了研究N-糖基化是否与特定的生物学过程、细胞组成和分子功能相关,通过GO功能注释发现IG-C1集中于细胞基质黏附、含胶原的细胞外基质等功能,IG-C2富集在纤维蛋白溶解、蛋白酶结合等功能。

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图4 聚类分析和GO功能注释

(图源:Carnielli CM., Molecular and Cellular Proteomics, 2023)


05 N-聚糖和N-糖肽与临床结果的联系

本研究是为了揭示差异表达的N-聚糖和N-糖肽与患者生存率之间的关系。研究者们发现OSSC肿瘤组织中发生了蛋白质和糖水平的调节(图5A-B)。Kaplan-Meier图显示相对较高水平的Glycan 40a和Glycan 46a与患者的低生存率相关(图5C)。同时,在N0和N+之间差异表达的三种N-糖肽也与患者的生存率相关(图5D)。

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图5 N-聚糖和N-糖肽与患者生存率的联系

(图源:Carnielli CM., Molecular and Cellular Proteomics, 2023)





03

小结

本研究通过N-糖组学和N-糖蛋白组学分析揭示了OSCC肿瘤组织中蛋白质N-糖基化与患者关键的临床特征和生存率之间的关联,报道了伴有和不伴有淋巴结转移的OSSC组织的复杂性和动态变化,为探索OSCC的基础疾病机制和潜在的预后糖标志物提供了重要的作用。





04

拜谱小结

蛋白质的糖基化是一种重要的翻译后修饰,它涉及多种生物途径和分子功能。由于糖基化的同一个氨基酸位点上会被修饰多种糖型,采用的糖苷酶切去糖链后分析残余的肽段骨架方法分析不全面等问题为糖基化肽段的识别和糖型的鉴定带来了极大的挑战。拜谱生物全新推出完整糖肽的蛋白质组学服务,通过高效的富集手段、权威的分析软件能够同时实现N-糖和O-糖的糖基化位点、糖型、糖肽和糖蛋白的完整解析。由此拜谱生物建立了N-糖基化修饰组、O-糖基化修饰组、完整糖肽蛋白质组的全面糖蛋白组学服务。欢迎大家咨询!




参考文献:Carnielli CM, Melo de Lima Morais T, Malta de Sá Patroni F, et al. Comprehensive glycoprofiling of oral tumors associates N-glycosylation with lymph node metastasis and patient survival. Mol Cell Proteomics. 2023;22(7):100586. doi: 10.1016/j.mcpro.2023.100586.




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