繼基因組學和蛋白質組學之后，糖組學逐漸受到了人們的重視。糖組學關注的焦點是糖蛋白，糖蛋白上以共價鍵連接著各種聚糖，這些聚糖參與了細胞的許多關鍵活動（例如信號傳導和細胞粘附），有著重要的生物學和醫學意義。舉例來說，抗體上的聚糖“影響著抗體的生物活性、藥代動力學和穩定性，”Janssen制藥公司的科學主管T. Shantha Raju說。
絕大部分糖蛋白可以分為兩類，N-連接糖蛋白和O-連接糖蛋白。在N-連接糖蛋白中，糖鏈與蛋白的天冬酰胺殘基（N-糖苷鍵）以共價鍵相連。而O-連接糖蛋白的糖鏈與蛋白部分的絲/蘇氨酸殘基相連（O-糖苷鍵）。
糖蛋白的聚糖成分非常多變，但其中的規則卻鮮為人知。人們無法根據給定的糖基化位點，判斷與之相連的聚糖種類。實際上，同一個糖基化位點在不同時間點可以連接不同結構的糖鏈。
與其他“組學”研究相比，糖組學研究特別復雜，這愈發凸顯了研究工具的重要性。從電泳到串聯質譜，現在糖蛋白的分析工具越來越精良，人們對這些復雜分子的理解也越來越深入。本文介紹了一些糖蛋白研究的常用工具和前沿技術，希望能幫你輕松走進糖蛋白的神秘世界。
糖組學工具
糖蛋白大多位于細胞表面，屬于水溶性不好的膜蛋白。目前研究者們主要通過透析、超濾、電泳和層析等方法來分離純化糖蛋白。
據Sigma-Aldrich公司的Robert Gates介紹，分析糖蛋白上的聚糖主要有兩種途徑：將糖鏈從蛋白骨架上釋放出來，然后研究游離的聚糖；或者消化糖蛋白，生成糖肽以便進一步研究。
糖鏈釋放主要有酶釋放和化學釋放兩種方法。酶法釋放比較簡單，條件也很溫和，還能夠為人們提供大量的信息，因此很受歡迎。N－糖肽酶F(PNGase F)就是釋放N－糖鏈常用的一種酶。然而，目前還沒有合適的酶來釋放O-糖鏈，人們只能采用化學釋放法。
化學法主要是肼解法，這種方法對N－糖鏈和O－糖鏈均適用。但肼解法的反應條件比較劇烈，之后還需要復原處理，而且蛋白部分已經破壞，無法進行糖基化位點的相關研究。
N-聚糖制備一直是一個低通量的過程。不過，ProZyme公司開發的GlykoPrep?糖樣品快速制備平臺可以使通量大大提高。該產品使用安捷倫的AssayMAP?小柱，可以在三個小時以內消化和回收多至192個樣本。“在此之前，人們完成這一流程需要三到四天，”ProZyme公司的Justin Hyche說。
釋放出聚糖之后，一般需要給它們添加熒光標簽，而這一過程要用到有毒的還原劑氰基硼氫化鈉，QA-Bio 公司的創立者Mike Gibson說。為此，QA-Bio 公司開發了一種使用無毒害還原劑（甲基吡啶硼烷）的LudgerTag聚糖標記試劑盒。
目前，微量糖鏈分析首選高效液相層析(HPLC)法，因為這種方法上樣量少、靈敏度高、重現性好、速度快而且可實現自動化。對已標記的聚糖進行高效液相層析，可以獲得獨特的糖型glycoform，Gibson說。人們可以在此基礎上獲得聚糖的多種信息，例如通過數據比對確定聚糖所含的單糖量。
凝集素（Lectins）是能夠特異性結合糖鏈的天然蛋白，可以被用來富集某種糖蛋白/糖鏈，也可以檢測聚糖是否含有某種特定結構。它們就像抗體一樣，可以同時起到捕獲和檢測的作用，市面上有大量的凝集素產品可供選擇。
除此之外，還有一個常用的聚糖分析技術：通過外切糖苷酶實現的“測序”分析。這種酶能夠特異性切割末端糖基，為人們揭示聚糖的單糖組成。你可以從各大供應商買到外切糖苷酶和相應的標準品，當然你也可以選擇經過優化的試劑盒產品，例如QA-Bio公司CarboSeq? N試劑盒，以及ProZyme公司的FACE? N-Linked Oligosaccharide測序試劑盒。
釋放后的聚糖能夠為人們提供豐富的信息，“你可以了解唾液酸化、巖藻糖基化的情況。還可以確定某種聚糖是屬于高甘露糖型還是雜合型，”加州大學的Carlito Lebrilla教授說，他主要對分離的聚糖進行質譜分析。
糖蛋白組學工具
為了確定聚糖的結合位點（糖基化位點），研究者們往往會先用蛋白酶將糖蛋白切割成為質譜可用的糖肽。N-聚糖的糖基化位點是一個保守序列比較容易分析，但O-聚糖就沒有這樣的序列。
使用特異性的蛋白酶（如胰蛋白酶）能夠“在特定位點獲得非常好的異質性”Lebrilla說，但是這種方法得到的結果并不全面，不能覆蓋到所有的位點。另一方面，用非特異性蛋白酶（例如pronase E或cathepsin）能將蛋白切割成更小的片段，提供更好的覆蓋度。但這又會讓“質譜儀很難解讀”，Lebrilla說。
Lebrilla習慣把多孔石墨化碳柱（PGC）與質譜結合起來使用。“PGC可以幫你將同分異構體分開”，單靠質譜是做不到這一點的。他有時還會在此基礎上增加一個維度的分析，比如離子遷移分離。
New Hampshire大學的Vernon Reinhold指出，“全面測序只能通過串聯質譜MSn實現”， 其他方法（HPLC-MS或MS/MS）只能得到“一系列建立在推論上的結果”。
在研究糖蛋白時，每次都從頭分析結構顯然是不現實的。為此，研究者們希望盡快建立起可供搜索的糖蛋白文庫，以便在此基礎上進行快速的鑒定。幸運的是，這個工作雖然艱巨但并非是天方夜譚。據估計，人體內的N-聚糖結構還不到五千種，其中約有一百種占到了總量的99%。
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