在“健康中國2030”戰略推動下，藥食同源領域正經歷從經驗傳承向科學實證的跨越式發展。
據有關調研數據顯示，2024年全球功能性食品市場規模將達到1萬億元，預計2030年將突破1.4萬億元！
在眾多功能活性物質中，糖基化蛋白因其獨特的“結構-功能”特性備受矚目：這類通過糖鏈精確調控的蛋白分子，不僅是燕窩、阿膠等傳統滋補品的核心功效成分，更在免疫調節、神經保護、抗腫瘤等現代健康領域展現巨大潛力。
在功能性食品經濟快速發展的今天，糖基化蛋白糖鏈結構的“分子密碼”，正成為解碼食藥同源物質科學內涵的關鍵突破口。
糖蛋白參與生物體內多種功能活性，是食用燕窩（EBN）中最主要的功能成分之一。
2025年3月發表在Food Chemistry上的題為“Comprehensive site- and structure-specific profiling of N-glycosylation of edible bird's nest (EBN) proteome using label-free quantitative glycoproteomics”文章中，作者通過糖蛋白組研究，鑒定出127種糖蛋白，這些結果和數據分析內容，為EBN糖蛋白位點特異性N-糖基化及其生物學作用和過程提供了見解。
研究對象：燕窩
技術方法：N-糖修飾蛋白組
研究思路：
作為功能性食品領域的研究熱點，糖基化蛋白還可以拓展出以下課題：
傳統滋補品現代化：如阿膠中糖胺聚糖-膠原蛋白復合物的構效關系研究，可建立膠類產品質量評價新標準。
植物活性物開發：枸杞多糖-蛋白復合物的糖基化修飾研究，或可揭示其免疫調節的分子機制。
海洋生物資源利用：海參體壁糖蛋白的唾液酸化修飾分析，可能打開抗凝血藥物開發新路徑。
上述研究方向結合了重要科學價值發掘和建立原料溯源、工藝優化、功效評價的完整產業鏈推動。
建議在文章投稿時重點關注技術創新與產業轉化的銜接性研究。
1.EBN 糖蛋白的全面分析和鑒定
作者用無標記糖蛋白組學方法鑒定了EBN中的N-糖基化蛋白，如圖1，共檢測出9556個完整的 N-糖肽，映射到127個糖蛋白的486個糖基上，其中，house-EBN中識別出 237 個 N-糖組成，cave-EBN 中識別出 275 個 N-糖組成，在house-EBN和cave-EBN之間，有8種糖蛋白、288個完整的N-糖肽和235個N-聚糖被鑒定為兩者共有。
圖1 兩種燕窩的糖蛋白數量分析
無標記定量技術，通過高分辨質譜直接檢測酶解糖肽的離子強度差異，突破了傳統標記法通量限制——如圖1展示的9556個N-糖肽鑒定數據。
這種技術適用于以下場景：
天然產物復雜糖型的全景解析。
加工過程中糖鏈結構動態變化的追蹤。
功效成分批次一致性的質控分析。
無標記定量技術的高靈敏度，為功能性食品開發提供了精準“分子尺”，大幅度推進了研究進展。
| 三黍服務 | 技術參數 |
N-糖基化蛋白質組學 完整糖肽分析 | |
N-糖基化蛋白質組學 位點鑒定分析 | |
O-糖基化蛋白質組學 完整糖肽分析 | |
更多檢測項目，歡迎私信詳詢！ | |
2.兩種燕窩N-糖蛋白中的N-糖鏈分析
數據結果表明，作者獲得了高質量的糖肽圖譜（圖2），為了進一步描述特征，作者選了兩種EBN中相對豐度最高的10個N-聚糖進行了比較研究，共鑒定到了19種N-聚糖，其中9種為共表達。
圖2 完整 N-糖肽的 MS/MS 譜圖示例
如圖3所示，house-EBN中核心巖藻糖基化的HexNAc6Hex7FucNeuAc的占比最高（25.64%），而cave-EBN中有一個巖藻糖和三個唾液酸化修飾的HexNAc5Hex6FucNeuAc3最為顯著（14.44%）。
在house-EBN和cave-EBN樣本中，研究人員鑒定出了幾種特定的N-糖，并根據其相對豐度排序。house-EBN中有4 種 N-糖，而cave-EBN中有5種N-糖，且這些N-糖都展示了巖藻糖基化或唾液酸化修飾，可能具有潛在的生物活性。這些 N-糖可能作為兩種EBN的生物標志物
此外，末端唾液酸化的 N-糖在house-EBN和cave-EBN中占據最高的豐度，分別占到 90.61% 和 92.39%。唾液酸（特別是 Neu5Ac）在細胞相互作用、TNF 信號傳導和抗氧化途徑中起著重要作用，并且對于新生兒的中樞神經系統和免疫系統發育至關重要。核心巖藻糖基化的 N-糖在house-EBN和cave-EBN中也表現出較高的豐度，分別占到 78.95% 和 81.07%。核心巖藻糖基化是由巖藻糖基轉移酶 8催化的，在腫瘤進程、免疫調節和干細胞分化中具有重要作用。
house-EBN中還首次檢測到雙分支 GlcNAc，該結構對細胞黏附等生物過程起到調控作用，并能夠下調 EGFR/ERK 信號通路，從而抑制癌細胞的遷移和克隆形成，具有免疫生物學上的重要意義。
圖3 House-EBN和cave-EBN糖蛋白中豐度最高的10種N-糖鏈的相對豐度
獲得糖蛋白鑒定數據后，進一步聚焦N-糖鏈結構解析，體現了糖科學研究的核心邏輯——糖鏈細微差異可能引發功能劇變。
目前針對糖鏈的結構解析，我們可以采取的研究方法包括：
凝集素芯片：
快速高通量篩選特定糖鏈構型，可用于檢測疾病狀態下糖鏈結構變化，但糖鏈序列解析能力有限。
質譜技術：
利用酶解（如PNGase F）將糖鏈從蛋白質上釋放，通過測量離子的質荷比（m/z）來確定糖鏈的分子量和結構信息（MALDI-TOF MS、HPLC-MS等），具有高靈敏度和高分辨率。
高效液相色譜：
通過色譜柱的分離作用，將糖鏈異構體分離開來，然后通過檢測器（如紫外檢測器、熒光檢測器或質譜檢測器）進行定量和定性分析。分為正相（分析極性糖鏈）和負相（分析疏水性糖鏈）等類別。
糖鏈酶解：
通過特定的糖苷酶（如PNGase F、Endo H等）對糖鏈進行部分或完全水解，然后通過質譜或色譜等方法分析酶解產物，推斷糖鏈的結構和連接方式。能夠提供糖鏈的連接方式和分支結構信息。
上述方法結合“糖蛋白鑒定→糖鏈解析→功能驗證”三步策略，基本可以搭建較為完整的糖蛋白物質研究思路框架。
3.house-EBN和cave-EBN糖蛋白的宏觀和微觀異質性分析
結果顯示，肽離子的質量差低于20 ppm（圖4A），表明質譜數據精準。隨后通過Weblogo 分析發現（圖4B），house-EBN中的 N-X-T 序列（55.41%）略高于 N-X-S 序列（44.59%），而cave-EBN中 N-X-S 序列（76.99%）明顯高于 N-X-T 序列（23.01%）（圖4C-D）。
圖4 N-糖基化肽的特性
宏觀異質性方面，house-EBN中單N-糖基化位點的糖蛋白數量高于cave-EBN，而cave-EBN中含多個 N-糖基化位點的糖蛋白數量高于house-EBN（圖5）。此外，研究中還分析了高度糖基化的蛋白，作者發現 N-糖基化有助于蛋白質在信號識別、細胞間相互作用和受體-配體相互作用中的功能。
在微觀異質性方面，同一糖蛋白的不同糖基化位點上可能具有不同的 N-糖。house-EBN和cave-EBN中的 A0A093BGF3 蛋白在相同的 N-糖位點上存在不同的N-糖。house-EBN中有 126 種不同的 N-糖，而cave-EBN中有 195 種，且兩者在不同 N-糖的比例上有所不同。house-EBN和cave-EBN中的唾液酸化和巖藻糖化糖型分別占有不同的比例，展示了EBN N-糖蛋白的高度微觀異質性。
圖5 cave-EBN（A）和house-EBN（B）中每個公認的N-糖蛋白的N-糖基化位點的數量
4.house-EBN和cave-EBN中共鑒定的N-糖蛋白分析
通過比較分析，作者鑒定到了house-EBN和cave-EBN之間共享的8種N-糖蛋白，結果顯示，只有 高爾基體蛋白1在二者之間存在顯著差異，該蛋白在house-EBN中只有一個糖基化位點（N-19），而在cave-EBN中有 3 個糖基化位點（N-19、N-64、N-642），且其 N-糖種類更多。此外，兩種EBN在共享蛋白的糖基化位點數量上也存在差異。總體而言，cave-EBN中N-糖基化的修飾比house-EBN更多，影響因素可能有營養攝入、氣候條件和生理壓力等，不同的生活環境和飲食結構都可能與糖基化的變化有關。
5.house-EBN和cave-EBN中N-糖蛋白的GO分析
作者隨后分析了在house-EBN和cave-EBN中鑒定出的N-糖基化蛋白的GO功能注釋結果，共有491個生物過程被富集，其中166個具有統計學顯著性。結果表明，BP中，house-EBN中的N-糖基化蛋白主要參與管道發育和細胞外基質的組織，cave-EBN中的N-糖基化蛋白主要涉及應激反應、免疫反應和白細胞激活。CC中，house-EBN主要在外泌體、細胞外囊泡和細胞外器官中，cave-EBN主要位于內膜系統、細胞質、膜結合囊泡和分泌顆粒。MF中，house-EBN主要與離子結合、酶結合和碳水化合物衍生物結合相關，cave-EBN主要與碳水化合物衍生物、受體和鈣離子結合相關。
這些數據表明，N-糖基化發生在內質網-高爾基體分泌途徑中，糖基被修剪和延伸，最終進入細胞膜和細胞外基質，且富含巖藻糖和唾液酸化的N-糖基是EBN中的特色。
圖6 house-EBN和cave-EBN中N-糖蛋白的GO分析
6.house-EBN和cave-EBN中N-糖蛋白的KEGG分析
作者進一步分析了N-糖基化蛋白的KEGG通路（圖7），結果顯示，house-EBN中的糖蛋白主要參與信號轉導、運輸、代謝、細胞運動、免疫系統、消化系統、發育和再生衰老，Hippo信號通路、PI3K-Akt信號通路和癌癥相關通路，而cave-EBN主要富集于脂質代謝、信號轉導、信號分子與相互作用、細胞群體-真核生物、細胞運動、免疫系統和循環系統，肌動蛋白細胞骨架調控、TNF信號通路、腎上腺素信號通路和ECM-受體相互作用。
這些數據表明，EBN中的N-糖基化蛋白可能通過調控這些代謝通路發揮積極的生物學效應，但N-糖基化模式在人體MFGM蛋白底物中的作用仍需進一步研究。
圖7 house-EBN和cave-EBN中N-糖蛋白的KEGG分析
GO/KEGG分析將分子特征與生物學功能鏈接，從系統生物學的角度理解糖蛋白的功能、代謝途徑以及它們在細胞過程中的作用,可延伸應用于：
功能預測：根據結構對糖鏈進行分組富集分析，通過通路富集推測未知糖蛋白活性，明確產品功效。
產品定位：根據通路特征劃分免疫增強/抗衰老等品類，提高產品定位差異性。
工藝優化：時間序列樣本，追蹤關鍵通路蛋白在加工中的穩定性，指導生產工藝優化。
在這項研究中，作者通過非標記的糖蛋白組檢測，鑒定了兩種燕窩的N-糖基化蛋白，研究發現，cave-EBN中鑒定的糖蛋白數量低于house-EBN，但其獨特糖基的數量更高。GO注釋揭示了位點特異性N-糖基化的功能，house-EBN中的N-糖基化蛋白富集在Hippo信號通路、PI3K-Akt信號通路和癌癥相關通路中，而cave-EBN中的N-糖基化蛋白則主要富集于TNF信號通路和ECM-受體相互作用等方面。該研究首次全面考察了EBN環境中N-糖基化特征，并為比較分析house-EBN與cave-EBN提供了科學依據，揭示了N-糖基化蛋白和N-糖基組成之間的關系，為燕窩在功能性食品中的應用提供了理論支持。
本研究構建了"糖基化全景解析—功能通路映射—活性機制推測"的完整框架。按照這個思路，我們可以拓展到國家自然科學基金、省部級課題等食藥同源糖蛋白成分研究課題設計申報：
總結一下可以嘗試的幾類選題框架——
目標物質篩選與糖型特征解析：
特定食藥同源物質中是否存在特征性糖基化修飾？其結構多樣性如何？
通過糖蛋白組學技術獲取糖蛋白定性定量數據和糖鏈分析，解析目標物質的完整糖型譜。結合轉錄組測序等技術，挖掘糖基轉移酶表達情況。整合數據構建糖型-酶表達關聯網絡，完善對特定物質糖蛋白糖基化修飾的認知。
糖基化功能機制的多維度解析：
特征性糖鏈如何調控生物學功能？其分子作用靶點是什么？
在掌握樣本中糖蛋白分布情況基礎上，通過解析糖蛋白-受體復合物的三維結構（冷凍電鏡）、探測糖鏈修飾對蛋白構象動態的影響、構建糖基轉移酶敲除細胞系驗證糖鏈調控作用、設計轉基因動物模型跟蹤糖蛋白調控變化等環節，闡明糖鏈功能調控的完整通路。
糖基化調控網絡的系統生物學研究：
環境因素如何影響糖基化修飾？其表觀遺傳調控機制是什么？
通過設計環境響應研究（環境脅迫實驗+甲基化測序），探究不同條件和時間階段糖蛋白組的糖型變化和糖基轉移酶調控機制。此外，還可以通過單細胞多組學技術，了解組織異質性對糖基化的影響。
糖基化蛋白組研究正在重塑食藥同源認知維度，這一研究方向的潛能尚未被完全發掘。無論您是科研工作者，或是企業研發團隊，如果對：
傳統滋補品功效物質基礎研究
功能性食品活性成分篩選
食品加工過程成分追蹤
……
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三黍生物擁有十年多糖研究經驗，世界領先蛋白組解析技術，為您提供包括高精度糖蛋白組檢測-多維功能注釋-多組學驗證-多糖結構解析等全套解決方案。
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審核：三黍生物企宣部
