人类精子和精浆糖蛋白位点特异性N-糖基化分析研究

作     者：兰荣霞 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙士生

授予年度：2020年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071008[理学-发育生物学] 

主      题：精子 精浆 糖蛋白组学 N-连接糖基化 质谱 

摘      要：精液由精子和精浆两部分组成,其中精子是携带遗传物质的主要载体,精浆为精子提供所需的营养和环境。精子和精浆的正常生理生化功能是成功受精的必然前提。蛋白质糖基化是最普遍的蛋白质翻译后修饰之一,参与精子发生、成熟直到受精的全过程。多项研究表明,精子和精浆中糖蛋白在受精过程中起着重要作用。因此本研究以人类男性精子和精浆为研究对象,利用本实验新建立的完整糖肽富集方法和自主新开发的Struc GP软件,从糖蛋白质组学水平上分析精子和精浆中糖蛋白、糖蛋白位点上的特异性N-糖基化以及聚糖成分和糖链结构的具体信息。通过分析正常可育精液中精子和精浆中糖蛋白以及位点特异性糖链结构,在男性精子样本中共鉴定到369个糖基化蛋白,2777个完整糖肽,401种糖链结构。在这些糖链结构中,高甘露糖型占3%,杂合型占到41.8%,复杂型聚糖达到53.2%。通过定性分析精浆中糖蛋白以及位点特异性糖链结构,在精浆样本中共发现369个糖基化蛋白,3267个完整糖肽,780种糖链结构。在精浆糖链结构中,高甘露糖型占2.31%,杂合型占40.59%,复杂型占56.17%。精子和精浆中含有许多特殊的糖链结构,通过比较精子和精浆糖蛋白和携带糖链结构的差异发现,精子中的高甘露糖和平分型糖占比高于精浆中高甘露糖和平分型糖占比,同时精子中携带唾液酸的糖链结构比精浆中丰富,而精浆中携带岩藻糖的糖链结构比精子中丰富。为进一步研究精子和精浆中糖蛋白的功能,我们通过DAVIDE对精子和精浆中糖蛋白进行GO功能分析发现,精子和精浆主要涉及酶促激活与蛋白连接功能。精子中糖蛋白主要参与精子获能、精卵识别以及受精过程;而精浆中糖蛋白功能主要涉及代谢过程、细胞粘附和蛋白水解以及辅助精子受精。本研究通过对健康可育精子和精浆中位点特异性糖蛋白以及糖链结构分析,构建了人类精子和精浆糖蛋白位点特异性及糖链图谱;应用生物信息学方法分析特异性糖蛋白功能,揭示了重要糖蛋白的糖链结构在受精过程中起到的作用和功能,并从糖蛋白组学和糖组学水平更好的诠释了精子和精浆在繁殖过程中的生物学功能,这为将来精子和精浆相关的糖蛋白组学研究提供了非常全面的数据基础。