Nature Communications |复旦绘制曼氏血吸虫糖蛋白组全景图谱
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2026-08-19
2026年1月,复旦王吉鹏团队联合内蒙古大学胡薇团队在国际顶级期刊 Nature Communications (IF=15.7)发表研究“Tissue-specific and sex-biased glycoproteomic landscape of Schistosoma Mansoni”,首次系统解析了曼氏血吸虫成虫的组织特异性与性别偏向性N/O糖蛋白组图谱,发现全新糖型修饰与疫苗候选靶点,为血吸虫病防控提供了里程碑式的核心资源。
研究背景
血吸虫病是全球危害最严重的被忽视热带病之一,约2.4亿人感染,年死亡超25万例。当前临床仅依赖吡喹酮单药治疗,存在幼虫期无效、无法阻断再感染、耐药风险升高等局限,新型疫苗与药物研发迫在眉睫。
蛋白质糖基化是寄生虫调控宿主免疫、实现免疫逃逸的关键分子基础,但长期以来血吸虫糖基化研究停留在“糖组”层面,无法定位到具体蛋白与修饰位点,极大限制了糖基化靶点的转化应用。
研究策略与技术路线
1.糖蛋白组鉴定:通过ZIC-HILIC富集N/O完整糖肽,结合高分辨LC-MS/MS检测,采用pGlyco3(数据库依赖)与pGlycoNovo(无库从头测序)双算法联合解析,实现位点特异性糖基化的精准鉴定。
2.组织定位:整合单细胞转录组图谱,将糖蛋白映射到不同组织细胞,解析糖基化的组织异质性。
3.功能验证:针对4个糖基化通路关键酶(OGT、C1GALT1、ALG1、ALG11),通过体外30天长时程RNA干扰敲低基因表达,观察虫体表型,并通过qPCR验证敲低效率。
核心研究发现
1.首个位点特异性糖蛋白组全景,拓展血吸虫糖库
研究构建了目前最全面的曼氏血吸虫糖蛋白数据库:
N-糖基化:鉴定399个糖蛋白、3274个位点特异性N-聚糖,覆盖69%已报道糖链组成,pGlycoNovo 独有检出84种糖组成;
O-糖基化:鉴定89个糖蛋白、258个位点特异性O-聚糖,填补了成虫期O-糖蛋白组的研究空白。
血吸虫糖基化具有鲜明物种特征:岩藻糖基化比例高达63.44%,木糖基化占7.67%,几乎无内源性唾液酸,同时存在大量未分类糖型与己糖醛酸(HexA)修饰。
图1. 曼氏血吸虫 N-糖蛋白组的特异性单糖修饰比例
岩藻糖基化占 63.44%、木糖基化占 7.67%、己糖醛酸(HexA)占 3.70%,几乎无内源性唾液酸。
2.组织特异性显著,功能与修饰高度匹配
整合单细胞数据发现,28%的糖蛋白具有组织特异性,不同组织糖基化复杂度差异显著:
高复杂度:肠道、实质组织糖链种类多、修饰多样,匹配消化与物质代谢功能;
低复杂度:肌肉、神经元糖基化更简约,以小分子糖型为主;
组织偏好:表皮、卵黄腺岩藻糖基化比例超80%,肠道与梅氏腺富含HexA修饰,食管腺特异性高O-糖基化蛋白MEG-14参与宿主免疫调控。
图2. 曼氏血吸虫不同组织的 N-糖修饰偏好
表皮、卵黄腺、焰细胞的岩藻糖基化比例约 80%,木糖化富集于卵黄腺与实质组织,己糖醛酸富集于肠道与梅氏腺。
3.性别偏向性糖基化,匹配两性生理功能
血吸虫具有极端两性异形,糖基化差异与性别功能高度关联:
雄虫高表达糖蛋白集中在肌肉、神经元、表皮,支撑运动、抱对与宿主互作;
雌虫高表达糖蛋白集中在卵黄腺、肠道,服务于营养摄取与产卵过程;
糖链组成上,雄虫偏好低分子量、单/三岩藻糖基化糖型,雌虫则富集高分子量、二岩藻糖基化糖型。
图3. 曼氏血吸虫雌雄糖蛋白的组织分布差异
雄虫高表达糖蛋白集中于肌肉、神经元、实质、表皮与食道腺;雌虫集中于卵黄腺、肠道与梅氏腺。
4. RNAi验证:糖基化是血吸虫存活必需过程
为明确糖基化的生物学功能,研究靶向敲低4个糖基化通路关键酶,均产生严重表型:
OGT敲低:表皮严重损伤,雌雄虫死亡;
C1GALT1敲低:虫体头部突起、肠道肿胀;
ALG1/ALG11敲低:抱对分离、虫体肿胀发黑、活力骤降。
图4. RNAi 敲低4个糖基转移酶后的虫体表型
OGT 敲低致体被损伤与雌雄虫死亡;C1GALT1 致头部突起与肠道肿胀;ALG1 致虫体肿胀发黑;ALG11 致肠道肿胀与活力显著下降。
5.疫苗候选蛋白糖基化精准表征,赋能下一代疫苗设计
研究系统解析了宿主-寄生虫界面的一系列经典疫苗候选糖蛋白:
表皮抗原Sm25、Sm29:明确N-糖基化位点与糖型组成,Sm25以单岩藻糖基化为主,Sm29糖基化程度更低;
肠道抗原组织蛋白酶B:鉴定到2个N-糖基化位点,糖型高度复杂,兼具木糖基化与多岩藻糖基化修饰。
这些数据为下一代糖基化修饰疫苗的理性设计提供了精准的分子蓝图。
图5. 疫苗候选抗原组织蛋白酶 B(Cathepsin B1.1/B1.2)双糖位点的 N-糖链组成N183与N298两个位点均发生N-糖基化,
N298位100%多岩藻糖化,整体兼具木糖基化与多岩藻糖化修饰。
翌圣产品助力
本研究中,RNAi功能验证是连接组学发现与生物学功能的关键桥梁,翌圣两款试剂以稳定性能全程助力:
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实验环节 |
产品名称 |
产品货号 |
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dsRNA合成 |
10623ES |
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荧光定量 |
11201ES |
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分类 |
定位 |
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