发布人:上海智溯科生物科技有限公司
发布日期:2026/8/26 10:35:52
Lectins & Glycan Binding Tools(凝集素及糖链结合工具)是糖生物学、糖蛋白组学、细胞生物学、免疫学和病原体-宿主互作研究中的重要实验工具。
Lectin是一类能够特异性识别不同糖残基、糖苷键和糖链空间结构的非抗体型糖结合蛋白。与传统抗体主要识别蛋白抗原不同,Lectin可以直接识别Fucose、Galactose、Mannose、Glucose、GalNAc、GlcNAc、Neu5Ac、Neu5Gc、Rhamnose及更加复杂的Oligosaccharide/Glycan motifs。
不同Lectin具有不同糖链特异性。
因此通过选择结构和特异性明确的Lectin,可以研究细胞表面糖链、糖蛋白糖基化、病原体黏附、免疫受体识别、肿瘤相关糖链变化及蛋白糖基化状态。
代表性糖链结合工具包括RSL、LecA、LecB、BC2LC-Nt、BC2LA、DC-SIGN ECD、Langerin ECD以及对应Biotin和Fluorescein标记产品。
这些工具可以与Human Milk Oligosaccharides、Blood Group Antigens、Lewis Antigens、Ganglioside Oligosaccharides、N-Glycans、Xeno Antigens、Glycoconjugates及Glycan Arrays联合使用,建立从“结构明确的糖链”到“结构选择性糖结合蛋白”的完整研究体系。
主要应用包括Glycan-Lectin Interaction、Glycan Profiling、Glycan Array、ELISA、SPR、BLI、Flow Cytometry、Fluorescence Imaging、Affinity Purification、Lectin Blot、Glycoprotein Enrichment、Cell Surface Glycan Analysis及糖蛋白组学。
进一步结合¹³C、¹⁵N等稳定同位素蛋白标记策略,还可以进行Lectin定量、蛋白回收率评价、Binding Protein定量和靶向蛋白质组学研究。
糖链是细胞表面最复杂、变化最丰富的生物分子之一。
几乎所有哺乳动物细胞表面都覆盖着由Glycoproteins、Glycolipids和Proteoglycans共同构成的Glycocalyx。
这些糖链并不是单纯的结构装饰。
它们参与细胞识别、细胞黏附、免疫调节、病原体感染、信号转导、蛋白稳定性和细胞命运调控。
但是糖链研究存在一个非常现实的问题:
糖链没有像DNA一样简单的互补碱基配对,也没有像蛋白抗体那样成熟统一的识别体系。
因此科研人员需要另一类天然“糖识别分子”。
这就是Lectins。
Lectin通常具有一个或多个Carbohydrate Recognition Domains,可以选择性识别特定糖残基或糖链结构。
例如某些Lectin偏好Fucose。
某些Lectin偏好Galactose。
某些Lectin识别Mannose。
某些Lectin则可以区分α2-3和α2-6连接的Sialic Acid。
因此Lectin可以被理解为糖生物学中的“结构探针”。
但需要特别注意:
Lectin并不是简单识别“某一个单糖”。
真正的Lectin specificity通常同时受到:
Terminal sugar;
Glycosidic linkage;
Neighboring residue;
Branching;
Multivalency;
Glycan density;
空间构象
等因素影响。
例如两个糖链都含Fucose,并不意味着一个Fucose-binding Lectin一定具有相同亲和力。
Fucose可以通过:
α1-2;
α1-3;
α1-4;
α1-6
等不同连接方式存在。
这些结构分别出现在H Antigen、Lewis Antigens、Core Fucosylated N-Glycan和其他复杂糖链中。
因此真正研究Lectin specificity时,最好使用结构明确的Oligosaccharide和Glycoconjugate作为配体,而不是单纯使用Fucose单糖。
RSL是Fucose-binding Lectin研究中的经典工具之一。
RSL来源于Ralstonia solanacearum,即植物病原菌茄科雷尔氏菌。
RSL能够识别多种含Fucose糖结构,因此可以用于研究:
Fucosylated Glycans;
Blood Group-related Glycans;
Lewis Antigens;
HMO;
Cell Surface Fucosylation。
例如2'-Fucosyllactose是典型α1-2 Fucosylated Glycan。
Lewis x则含有α1-3-linked Fucose。
Lewis a则属于α1-4 Fucosylation。
通过比较RSL对:
2'-FL;
Lewis x;
Lewis a;
Galili/Xeno相关糖链
的结合,可以研究RSL对不同Fucose presentation的偏好。
RSL还可以进一步用于细胞表面Fucosylation检测。
不同细胞的Fucosyltransferase表达不同,因此细胞表面Fucose-containing glycans可能发生明显变化。
将RSL进行Fluorescein标记后,可以直接与细胞孵育。
随后通过Flow Cytometry检测细胞表面荧光强度。
实验流程可以概括为:
细胞-RSL-Fluorescein孵育-洗涤-Flow Cytometry检测。
如果某类细胞具有较高Fucosylated Glycan表达,则可能产生较强RSL结合信号。
为了提高实验可信度,还可以加入Free Fucose或特定Fucosylated Oligosaccharide作为竞争抑制剂。
例如:
RSL-Fluorescein + Cells;
RSL-Fluorescein + Cells + Excess Fucose-containing Glycan。
如果竞争糖显著降低荧光信号,则能够进一步证明结合与Carbohydrate Recognition有关。
RSL-Biotin则更加适合固定化、组织化学和亲和实验。
Biotin与Streptavidin之间具有极高亲和力。
因此RSL-Biotin可以通过Streptavidin-HRP、Streptavidin-Fluorophore或Streptavidin-coated Beads进一步检测或富集Fucosylated Glycans。
例如可以使用:
RSL-Biotin-糖蛋白样品-Streptavidin-HRP
进行Lectin Blot。
这种方法与Western Blot逻辑类似。
区别在于Western Blot检测Protein Epitope,而Lectin Blot检测Protein上的Glycan motifs。
这使Lectin成为研究Glycoprotein Glycosylation非常重要的工具。
LecA是另一类非常经典的细菌Lectin。
LecA来源于Pseudomonas aeruginosa,即铜绿假单胞菌,也被称为PA-IL。
LecA具有Galactose-binding特征。
因此常用于研究:
Galactose;
Galactosylated Glycans;
Glycosphingolipids;
宿主-病原体糖链识别。
铜绿假单胞菌是一类重要机会致病菌,其表面Lectins参与细菌黏附和Biofilm相关过程。
LecA作为糖结合蛋白,可以识别宿主细胞表面的特定Galactose-containing glycans。
因此LecA不仅是一种生化工具,也可以作为研究Pathogen-Glycan Interaction的模型蛋白。
例如可以使用结构明确的:
Galactose;
Lactose;
Gb3-related glycan;
Galactosyllactose
研究LecA binding specificity。
Gb3,即Globotriose,是经典Galα1-4Galβ1-4Glc结构。
其末端Galactose构型与普通β-Galactose-containing glycans不同。
通过使用Gb3、Lactose、Galactosyllactose及其他Gal-containing oligosaccharides,可以分析LecA对:
Terminal Gal;
α/β linkage;
Multivalent display
的响应差异。
LecA-Biotin可以用于Glycan Array、Lectin Blot及Affinity Assay。
LecA-Fluorescein则可以用于:
Flow Cytometry;
Cell Imaging;
Bacterial Adhesion Model;
Surface Glycan Profiling。
如果将LecA-Fluorescein与不同细胞系孵育,可以比较细胞表面Galactosylated Glycan水平。
进一步结合Glycosidase处理,例如Galactosidase预处理,可以判断Lectin信号是否与目标Galactose epitope直接相关。
LecB则是铜绿假单胞菌另一个非常重要的Lectin,也称PA-IIL。
与LecA偏好Galactose不同,LecB对Fucose和部分相关糖结构具有明显识别能力。
因此LecA与LecB本身就构成非常有价值的一对糖特异性工具。
LecA主要用于Galactose-related glycans。
LecB主要用于Fucose-related glycans。
在同一细胞或糖蛋白样品中同时使用LecA和LecB,可以比较:
Galactosylation;
Fucosylation
两个糖基化维度。
例如肿瘤细胞、炎症细胞或病原体感染模型中,糖基转移酶表达可能改变。
利用不同Lectins进行平行检测,可以获得Glycan Phenotype变化。
LecB尤其适合研究Lewis和Blood Group相关糖结构。
代表性Fucosylated glycans包括:
2'-FL/H Antigen-related structure;
Lewis x;
Lewis a;
Lewis y;
Sialyl Lewis x;
Sialyl Lewis a。
这些结构都含Fucose,但Fucose连接位置和周围糖结构不同。
因此可以利用一套结构明确糖标准品建立LecB Glycan Binding Panel。
例如:
2'-FL-Lewis x-Lewis a-Lewis y-Sialyl Lewis x。
随后使用SPR、BLI或ELISA测定Lectin Binding。
这种方法能够把“LecB是Fucose-binding Lectin”这一笼统描述进一步细化成:
究竟偏好哪一种Fucosylated Epitope。
BC2LC-Nt和BC2LA则是Burkholderia cenocepacia来源的重要Lectins。
Burkholderia cenocepacia属于Burkholderia cepacia complex相关细菌,其Lectins同样参与糖识别和微生物-宿主相互作用。
BC2LC-Nt特别值得关注,因为它与Fucosylated glycans及部分人类细胞表面糖表位研究密切相关。
BC2LC-Nt在干细胞糖生物学领域也具有较高关注度。
不同细胞状态会表现出不同糖链表达模式。
因此特定Lectin可以作为Cell Surface Glycan Marker。
例如在干细胞、分化细胞和肿瘤细胞比较中,可以通过Lectin Binding Pattern研究细胞糖型变化。
BC2LC-Nt-Fluorescein可以直接用于Cell Surface Staining。
BC2LC-Nt-Biotin则适合:
Histochemistry;
Lectin Blot;
Streptavidin Detection;
Affinity Capture。
这种Lectin-based Cell Profiling与传统抗体Flow Cytometry形成互补。
抗体通常针对特定Protein Marker。
Lectin则针对一类Glycan Motif。
因此同一个细胞可以同时获得:
Protein Marker Profile;
Glycan Profile。
这对于研究细胞分化和疾病状态非常有价值。
BC2LA同样属于Burkholderia来源Lectin,但其糖识别特异性与BC2LC-Nt并不完全相同。
因此BC2LA和BC2LC-Nt可以作为一组互补工具。
在糖生物学研究中,一个非常重要的方法思想就是:
不要只依赖一个Lectin判断糖链变化。
因为单一Lectin通常具有一定程度交叉识别。
更加可靠的方法是建立Lectin Panel。
例如:
RSL;
LecA;
LecB;
BC2LC-Nt;
BC2LA;
DC-SIGN;
Langerin。
通过多个糖识别蛋白获得一组Binding Signature。
这种方法可以称为Lectin Profiling。
不同样本会形成不同Lectin Binding Pattern。
例如:
Normal Cell;
Tumor Cell;
Stem Cell;
Differentiated Cell;
Virus-infected Cell。
它们可能呈现不同糖链指纹。
因此Lectin Panel可以用于Glycophenotyping。
DC-SIGN则将Lectin研究从细菌Lectin进一步延伸到人类免疫受体。
DC-SIGN全称Dendritic Cell-Specific Intercellular Adhesion Molecule-3-Grabbing Non-integrin。
它属于C-type Lectin receptor。
DC-SIGN表达于部分Dendritic Cells和其他免疫细胞。
它可以识别多种含Mannose和Fucose的糖链结构。
因此DC-SIGN在:
Innate Immunity;
Pathogen Recognition;
Virus-Glycan Interaction;
Glycoprotein Recognition;
Immune Cell Signaling
研究中非常重要。
DC-SIGN ECD,即DC-SIGN Extra-Cellular Domain,是研究糖链-受体相互作用非常方便的可溶性工具。
天然DC-SIGN位于细胞膜上。
使用其胞外结构域可以在体外研究:
Glycan Binding;
Affinity;
Specificity;
Competition。
例如可以使用:
Mannose-rich glycans;
High-Mannose N-Glycans;
Lewis-type glycans;
Fucosylated HMO
作为配体。
通过SPR或BLI测定DC-SIGN ECD与不同糖链的结合。
这种实验可以回答一个非常重要的问题:
一个免疫Lectin receptor究竟偏好哪种糖表位。
High-Mannose N-Glycans是DC-SIGN研究中非常重要的糖链体系。
代表性结构包括:
Man5;
Man6;
Man7;
Man8;
Man9。
这些结构广泛存在于:
病毒包膜蛋白;
重组糖蛋白;
部分细胞表面Glycoproteins。
因此可以利用Man5-Man9系列N-Glycans研究DC-SIGN对Mannose density和branching的识别差异。
如果进一步将这些N-Glycans制成Biotinylated Glycan或PAA Glycoconjugates,可以研究Multivalent effect。
例如:
Free Man9;
Man9-Biotin;
Man9-PAA。
三者可能表现出不同的DC-SIGN binding behavior。
这可以帮助理解天然细胞表面Multivalent Glycan Recognition。
DC-SIGN也能够识别部分Fucosylated glycans。
这使其与Lewis Antigens研究密切相关。
例如Lewis x和其他Fucosylated N/O-Glycan motifs可以作为DC-SIGN ligand candidates。
因此通过RSL/LecB这类细菌Fucose Lectin与DC-SIGN这类人源Fucose/Mannose receptor进行比较,可以研究:
不同来源Lectin对同一Fucosylated Glycan是否具有不同偏好。
Langerin也是人类C-type Lectin receptor的重要成员。
Langerin,又称CD207,主要与Langerhans Cells相关。
其同样具有Carbohydrate Recognition Domain,可以识别特定糖结构。
Langerin ECD可用于研究:
Glycan Recognition;
Pathogen Binding;
Skin Immunity;
Langerhans Cell Biology;
C-type Lectin Receptor Specificity。
DC-SIGN和Langerin虽然都属于C-type Lectin receptor,但其糖链选择性并不完全相同。
因此两者可以形成非常有价值的一组Human Lectin Comparison。
例如可以使用相同Glycan Panel:
Man5;
Man9;
Lewis x;
Lewis y;
2'-FL;
3'-SL;
6'-SL;
Blood Group H;
其他Fucosylated Glycans。
然后分别检测:
DC-SIGN binding;
Langerin binding。
这样可以建立Human C-type Lectin Glycan Specificity Profile。
Lectin-Glycan Interaction最经典的检测平台之一是Glycan Array。
Glycan Array可以同时固定几十、几百甚至更多不同糖结构。
随后加入单一Lectin。
通过检测Lectin对每个糖点的结合信号,可以得到完整的Glycan Binding Spectrum。
例如分析LecB时,可以在芯片上放置:
Fucose;
2'-FL;
3-FL;
Lewis a;
Lewis b;
Lewis x;
Lewis y;
Sialyl Lewis x;
Blood Group A;
Blood Group B;
Blood Group H;
Galili-related glycans。
最后可以直接观察哪些结构信号最高。
这种方法相比只用一个糖做ELISA,能够更加全面地评价Lectin specificity和cross-reactivity。
Biotin-Labeled Lectin尤其适合Glycan Array。
实验可以概括为:
Glycan Array-Biotin Lectin孵育-洗涤-Streptavidin Fluorophore检测-扫描。
由于Biotin-Streptavidin体系具有高灵敏度,可以检测相对弱的Lectin-Glycan Interaction。
Fluorescein-Labeled Lectin则可以减少二级检测步骤。
例如:
Glycan Array-Fluorescein Lectin-洗涤-直接扫描。
这种方法操作更直接。
但是Fluorescent labeling本身可能改变Protein Charge、Hydrophobicity或局部结构。
因此高要求实验应比较:
Unlabeled Lectin;
Biotin-Labeled Lectin;
Fluorescein-Labeled Lectin
的Binding activity。
SPR是另一类非常适合Lectin-Glycan研究的平台。
SPR可以实时记录Lectin和Glycan之间的Association和Dissociation。
例如可以将Biotinylated Glycan固定到Streptavidin Sensor Chip。
随后加入不同浓度DC-SIGN ECD。
可以获得:
Association curve;
Dissociation curve;
Apparent KD。
同样可以使用:
2'-FL;
Lewis x;
Man9
分别固定。
比较DC-SIGN对不同Glycan的亲和力。
需要注意的是,Lectin经常具有多个糖结合位点,因此SPR测得结果可能受到Multivalency和Surface Glycan Density影响。
如果表面糖密度过高,就可能出现明显Avidity effect。
因此在不同糖结构比较时,应尽量保持:
Surface chemistry;
Linker;
Immobilization level
一致。
BLI,即Bio-Layer Interferometry,也适合类似实验。
Biotinylated Glycan可以直接固定到Streptavidin Biosensor。
加入Lectin后实时监测Binding。
BLI操作相对方便,适合平行筛选多个Lectins或Glycans。
例如建立:
RSL;
LecA;
LecB;
BC2LC-Nt;
BC2LA;
DC-SIGN;
Langerin
七种Lectin的Binding Panel。
再分别测试不同Glycans。
可以形成一个Lectin-Glycan Interaction Matrix。
这种Matrix对于:
Lectin specificity;
Glycan recognition;
糖探针筛选
非常有价值。
Lectin还可以用于ELISA型实验。
例如将Glycoprotein或Glycoconjugate包被于96孔板。
随后加入Biotin-Lectin。
再加入Streptavidin-HRP。
最终显色。
这种方法可以称为Lectin ELISA。
例如可以比较两个不同批次Glycoprotein的Fucosylation。
使用RSL-Biotin或LecB-Biotin检测。
如果其中一个批次Binding Signal明显增强,说明其Fucosylated Glycan可能增加。
但这种方法通常属于Relative Glycosylation Analysis,而不是直接绝对定量某一个具体糖结构。
因为Lectin可以识别一组相关Glycan motifs。
因此Lectin实验最适合作为:
Screening;
Profiling;
Comparative Analysis。
真正精确确认糖结构,仍需进一步结合:
LC-MS;
HPAEC;
NMR;
Exoglycosidase digestion;
Analytical References。
这也是Lectin与糖标准品之间最重要的互补关系。
Lectin告诉我们:
“样品中某类糖表位可能变化了。”
LC-MS和结构标准品进一步回答:
“究竟是哪一个具体糖发生变化。”
例如RSL Binding显示某肿瘤细胞Fucosylation升高。
下一步可以进一步分析:
Fucosylated N-Glycans;
Lewis Antigens;
Core Fucosylation;
2'-FL-like epitopes。
通过LC-MS确认具体糖结构。
因此可以形成完整工作流程:
Lectin Screening-Glycan Extraction-LC-MS Structural Identification-Analytical Reference Confirmation。
Lectin Blot也是非常经典的方法。
实验逻辑类似Western Blot。
Protein Samples-SDS-PAGE-Transfer membrane-Blocking-Labeled Lectin-Detection。
如果使用Biotin-Lectin,可以通过Streptavidin-HRP检测。
如果使用Fluorescein-Lectin,则可以直接进行荧光检测。
Lectin Blot可以观察:
哪些分子量范围的Glycoproteins含特定糖表位。
例如使用LecB检测Fucosylated Glycoproteins。
如果一个样品在70 kDa附近出现强信号,而另一个样品没有,则说明某个约70 kDa Glycoprotein的Fucosylation可能发生变化。
随后可以进一步切胶或结合免疫沉淀、LC-MS/MS鉴定对应蛋白。
因此Lectin可以与Proteomics自然结合。
另一个重要应用是Lectin Affinity Purification。
将Lectin固定到Sepharose、Magnetic Beads或其他Matrix后,可以选择性富集具有特定Glycan的Glycoproteins。
例如Fucose-binding Lectin可以富集Fucosylated Glycoproteins。
Mannose-binding Lectin可以富集High-Mannose Glycoproteins。
Galactose-binding Lectin可以富集Galactosylated Glycoproteins。
典型流程可以概括为:
Protein sample-Lectin Affinity Matrix孵育-洗涤-竞争糖洗脱或条件洗脱-LC-MS/MS Proteomics。
这种方法被广泛应用于Glycoproteomics。
特别是在复杂血浆、细胞裂解液和组织样本中,直接分析所有Glycoproteins非常困难。
Lectin enrichment可以降低样本复杂度并富集目标糖型蛋白。
例如可以利用LecA/LecB等不同Lectins分别富集不同糖基化Protein Subsets。
之后比较其Proteome Composition。
这就形成Lectin Affinity Proteomics。
Lectin Affinity方法中必须注意Specificity。
一个Lectin通常不会只识别一种单一糖结构。
因此富集结果应描述为:
Lectin-enriched glycoproteins。
而不是简单说:
“所有被富集蛋白都具有某一个明确糖链。”
如果需要确定具体Glycan,应进一步进行Glycopeptide LC-MS/MS。
Lectin还可以用于Histochemistry。
Biotin-Labeled Lectin可以与组织切片孵育。
随后通过Streptavidin-HRP或Streptavidin-Fluorescence检测。
不同组织区域可能呈现不同Glycan pattern。
例如:
Tumor tissue;
Normal tissue;
Inflammatory tissue;
Developmental tissue。
可以形成不同Lectin staining。
这种方法被称为Lectin Histochemistry。
它与Immunohistochemistry逻辑相似。
区别在于IHC识别Protein Antigen,而Lectin Histochemistry识别Glycan Pattern。
因此二者联合可以研究:
Protein Expression;
Protein Glycosylation
之间的关系。
Flow Cytometry是Fluorescent Lectin非常重要的应用。
例如使用:
RSL-Fluorescein;
LecA-Fluorescein;
LecB-Fluorescein;
BC2LC-Nt-Fluorescein;
BC2LA-Fluorescein。
可以检测不同细胞表面糖链状态。
实验流程可以概括为:
细胞收集-封闭-荧光Lectin孵育-洗涤-Flow Cytometry。
可以获得:
Mean Fluorescence Intensity;
Positive Cell Percentage。
进一步可以结合传统抗体Marker进行多色Flow。
例如:
CD marker antibody + Fluorescent Lectin。
这样可以同时获得细胞亚群信息和糖型信息。
这对于Stem Cell、Immune Cell和Tumor Cell研究尤其有价值。
糖基化变化是肿瘤研究中的重要现象。
肿瘤细胞常伴随:
Fucosylation;
Sialylation;
Branching;
Truncated O-Glycan;
High-Mannose exposure
等改变。
因此Lectin Panel可以用于Tumor Glycan Profiling。
例如可以比较:
Normal epithelial cells;
Tumor cells。
观察不同Lectin signal变化。
如果某一Lectin明显增强,再结合LC-MS进一步确定对应Glycan变化。
这种“Lectin Screening + Glycomics Validation”是非常有价值的研究策略。
在干细胞研究中,细胞分化伴随细胞表面糖链重塑。
某些Glycan motifs可以作为Pluripotency-related markers。
因此BC2LC-Nt等Lectins可用于研究:
Stem Cell State;
Differentiation;
Cell Surface Glycan Remodeling。
相比只检测Protein Marker,Lectin增加了一个新的细胞表型维度。
在病原体研究中,Lectins同时可以作为研究对象和研究工具。
LecA、LecB、RSL、BC2LC等本身来源于细菌。
这些蛋白帮助微生物识别宿主表面的糖结构。
因此通过研究它们与Glycan的结合,可以了解:
Bacterial Adhesion;
Colonization;
Biofilm;
Host Tropism。
与此同时,人源DC-SIGN和Langerin则代表宿主免疫系统中的糖识别受体。
它们可以识别病原体表面Glycoproteins或Glycans。
因此同一个Glycan研究方向可以同时存在:
Pathogen Lectin-Host Glycan;
Host Lectin-Pathogen Glycan。
这使Lectin成为连接微生物学与免疫学的重要分子工具。
Sialic Acid-binding tools也是Lectin体系中非常重要的一类。
Neu5Ac和Neu5Gc是哺乳动物糖链中的重要Sialic Acids。
不同Lectin和Siglec能够识别不同Sialylated Glycan。
典型结构包括:
Neu5Acα2-3Gal;
Neu5Acα2-6Gal;
Sialyl Lewis x;
Sialyl Lewis a;
Ganglioside glycans。
因此Sialic Acid-binding Lectins可以用于:
Virus receptor research;
Immune regulation;
Cancer glycosylation;
Glycan profiling。
如果研究Neu5Ac和Neu5Gc,还可以结合对应Analytical References、Functionalized Glycans和Glycoconjugates建立更加系统的研究体系。
Lectin Microarray则是Lectin Profiling进一步发展的高通量平台。
与Glycan Array相反:
Glycan Array是在芯片上固定大量不同糖,然后加入一个Lectin或Protein。
Lectin Microarray则是在芯片上固定大量不同Lectins,然后加入一个Glycoprotein或Biological Sample。
因此两者研究方向正好相反。
Glycan Array回答:
“这个Lectin喜欢什么糖?”
Lectin Microarray回答:
“这个样本具有哪些糖链特征?”
例如一个Glycoprotein样品加入Lectin Microarray后,不同Lectin会产生不同Binding Signal。
最终形成一个Glycan Fingerprint。
可以用于比较:
Protein batches;
Cell lines;
Disease samples;
Biopharmaceutical glycosylation。
Lectin Microarray特别适合快速Glycan Profiling。
但如果需要确定准确糖结构,仍需要进一步进行Mass Spectrometry。
在生物制药领域,Lectin Binding Tools还可以用于Glycoprotein Quality Control研究。
Monoclonal antibody、Recombinant Protein及其他Biologics通常具有复杂N-Glycosylation。
不同生产条件可能影响:
Fucosylation;
Galactosylation;
High-Mannose;
Sialylation。
因此可以使用不同Lectins快速比较不同Batch。
例如:
Fucose-binding Lectin监测Fucosylation;
Galactose-binding Lectin监测Terminal Galactose;
Mannose-binding Lectin监测High-Mannose glycans。
随后再用HILIC-FLR或LC-MS进行定量确认。
这样可以形成:
Rapid Lectin Screening-Precise Glycan Analysis。
Lectins还可以用于评价Glycosidase和Glycosyltransferase反应。
例如一个Glycoprotein经过Fucosidase处理后,Fucose-binding Lectin signal理论上应下降。
一个经过Galactosyltransferase反应的Protein,其Galactose-binding Lectin signal可能增加。
因此Lectin可以作为Enzymatic Glycoengineering的快速功能检测工具。
进一步结合LC-MS可以确认反应效率和糖结构。
在Lectin实验中,竞争实验非常重要。
因为Lectin binding存在潜在非特异作用。
一个基本Competition Assay可以设计为:
Lectin + Glycan Ligand;
Lectin + Glycan Ligand + Excess Free Sugar。
如果Free Sugar能够明显降低Binding Signal,则支持该作用由糖识别介导。
不同Lectin可以选择不同竞争糖。
例如Fucose-binding Lectin可以使用Fucose或Fucosylated Oligosaccharide。
Galactose-binding Lectin可以使用Galactose-containing ligand。
Mannose-binding Lectin可以使用Mannose-rich ligand。
相比单糖,结构明确的Oligosaccharide competitor往往可以提供更加精细的Specificity信息。
另一个重要实验变量是Calcium。
部分C-type Lectins的Carbohydrate Recognition具有Ca²⁺依赖性。
例如DC-SIGN和Langerin属于C-type Lectin receptor。
因此实验Buffer中的Ca²⁺状态可能影响Binding。
如果使用EDTA等Chelator,可能降低部分C-type Lectin的糖结合能力。
因此Lectin Binding实验必须根据具体Protein机制选择Buffer。
不能简单把所有Lectins使用完全相同实验条件。
Lectin的多价结构同样需要关注。
有些Lectins以Dimer、Tetramer或其他Oligomer状态存在。
这会明显影响Multivalent Glycan Binding。
因此在SPR或BLI实验中,观察到的Apparent affinity可能并不是简单的一对一Binding Constant。
特别是PAA-Glycan、Glycan-BSA等多价配体与Multimeric Lectin相互作用时,Avidity Effect可能非常明显。
因此科研报告中应谨慎区分:
Affinity;
Avidity。
稳定同位素标记Lectin则属于更加专业的蛋白定量工具。
与2'-FL等小分子稳定同位素内标不同,Lectin本身是Protein。
因此稳定同位素标记策略通常更适合采用:
¹⁵N metabolic labeling;
¹³C-labeled amino acids;
¹³C/¹⁵N-labeled recombinant expression。
例如在E. coli重组表达Lectin时,可以使用¹⁵N-containing nitrogen source。
最终获得整体¹⁵N-Labeled Lectin。
也可以使用¹³C/¹⁵N标记Lysine、Arginine等构建特定标记蛋白。
这种Stable Isotope-Labeled Lectin可以用于:
Protein Quantification;
Recovery Correction;
Affinity Purification Control;
Targeted Proteomics。
例如进行Lectin Affinity Purification时,可以加入已知量稳定同位素Lectin。
在后续LC-MS/MS中,通过Light/Heavy peptide ratio评价:
Lectin recovery;
Protein loss;
Digestion efficiency。
稳定同位素标记也可以用于研究Lectin自身降解或摄取。
例如细胞与¹⁵N-Lectin孵育后,可以追踪其:
Binding;
Internalization;
Degradation。
通过LC-MS区分外源稳定同位素Protein与内源背景蛋白。
需要强调:
Stable Isotope-Labeled Lectin并不是普通Glycan Binding实验的“必须内标”。
如果科研目标是检测Lectin-Glycan Binding,通常使用未标记、Biotin或Fluorescein Lectin即可。
稳定同位素Lectin主要适合:
LC-MS Protein Quantification;
Proteomics;
Recovery Study;
Tracing。
如果研究目标是定量某一个具体Glycan,则仍应优先使用对应Stable Isotope-Labeled Glycan作为内标。
例如要定量2'-FL,应使用¹³C-2'-FL。
而不是稳定同位素RSL。
因此稳定同位素工具需要根据最终Analyte进行选择。
Lectin与Stable Isotope Glycan结合,可以形成另一种更加完整的分析体系。
例如首先使用LecB筛选Fucosylated Glycoproteins。
随后释放Glycans。
最后使用¹³C或¹⁵N Stable Isotope-Labeled Glycan进行LC-MS定量。
整个流程可以概括为:
Lectin Screening/Affinity Enrichment-Glycan Release-Stable Isotope LC-MS Quantification。
这种模式将Lectin的选择性富集能力与Mass Spectrometry的精准定量能力结合起来。
对于复杂样本中的低丰度Glycosylation尤其有价值。
从整个糖生物学产品体系来看,Lectins & Glycan Binding Tools处于一个非常关键的位置。
Free Oligosaccharides回答:
“糖是什么结构?”
Analytical References回答:
“这个糖到底有多少?”
Functionalized Oligosaccharides回答:
“怎样检测、固定和示踪这个糖?”
Glycoconjugates回答:
“怎样模拟天然多价糖展示?”
Lectins回答:
“什么蛋白能够识别这些糖?”
最终Mass Spectrometry和Stable Isotope Internal Standards进一步实现:
“这种识别和糖链变化能否被精准定量?”
因此可以形成一条非常完整的科研路线:
Glycan Standard-Glycan Probe-Glycoconjugate-Lectin Recognition-Lectin Profiling-Glycoproteomics-Stable Isotope Quantification。
随着Glycomics、Glycoproteomics、Cancer Glycobiology、Immunology、Stem Cell、Pathogen-Host Interaction及Biopharmaceutical Glycosylation研究不断发展,Lectins已经从传统的植物凝集素试剂逐渐发展为一整套高选择性Glycan Binding Tools。
不同来源Lectin、重组Lectin、Biotin-Lectins、Fluorescent Lectins、人源C-type Lectin ECD及Lectin Microarray共同构成了现代糖识别工具平台。
对于从事糖生物学、免疫学、肿瘤、干细胞、病原体、糖蛋白组学、抗体药物和生物制药研究的科研人员而言,建立系统化的Lectin & Glycan Binding Tool产品体系,可以显著提高糖链筛选、细胞糖型分析、糖蛋白富集和糖-蛋白相互作用研究效率。
上海智溯科(ZSK)优质推荐--热卖现货-Lectins & Glycan Binding Tools及稳定同位素标记物系列
本系列可覆盖Fucose-binding、Galactose-binding、Mannose-related、Blood Group/Lewis、HMO、N-Glycan及其他复杂糖链识别研究方向。
代表产品包括RSL、LecA、LecB、BC2LC-Nt、BC2LA、DC-SIGN ECD、Langerin ECD以及对应Biotin和Fluorescein标记Lectins。
其中,sogestandard®可提供常规Lectins、Biotin-Labeled Lectins、Fluorescein-Labeled Lectins及Glycan Binding Tools,适用于Glycan Array、Lectin Blot、Flow Cytometry、Histochemistry、SPR、BLI、Affinity Purification、Glycoprotein Enrichment及Glycoprofiling研究。
isospex®可根据研究需求提供¹³C、¹⁵N稳定同位素标记Lectin Protein Standards、稳定同位素糖链内标及定制化蛋白/糖链定量方案,适用于Targeted Proteomics、Lectin Recovery Study、LC-MS Protein Quantification、Glycan Quantification及Stable Isotope Tracing。
代表性研究方向包括Lectin-Glycan Interaction、Fucose Recognition、Galactose Recognition、Mannose Recognition、Glycan Profiling、Cell Surface Glycan Analysis、Glycan Array、Lectin Microarray、Lectin Affinity Proteomics、C-type Lectin Receptor、Pathogen-Glycan Interaction及Stable Isotope Glycoproteomics。
推荐关注产品包括:
RSL系列:RSL、RSL-Biotin、RSL-Fluorescein及稳定同位素标记RSL,可用于Fucosylated Glycan、Blood Group/Lewis Antigens、HMO及细胞表面Fucosylation研究。
LecA系列:LecA/PA-IL、LecA-Biotin、LecA-Fluorescein及稳定同位素LecA,可用于Galactose-containing Glycans、Glycolipid、Pathogen Adhesion及糖蛋白研究。
LecB系列:LecB/PA-IIL、LecB-Biotin、LecB-Fluorescein及稳定同位素LecB,可用于Fucose、Lewis、Blood Group及铜绿假单胞菌糖识别研究。
BC2LC-Nt系列:BC2LC-Nt、BC2LC-Nt-Biotin、BC2LC-Nt-Fluorescein及稳定同位素BC2LC-Nt,可用于Cell Surface Glycan、Stem Cell、Fucosylated Glycan及Glycan Profiling研究。
BC2LA系列:BC2LA、BC2LA-Biotin、BC2LA-Fluorescein及稳定同位素BC2LA,可用于Burkholderia Lectin、糖识别和细胞糖型研究。
DC-SIGN系列:DC-SIGN ECD及稳定同位素DC-SIGN ECD,可用于High-Mannose N-Glycans、Fucosylated Glycans、病原体糖链、Dendritic Cell及C-type Lectin Receptor研究。
Langerin系列:Langerin ECD及稳定同位素Langerin ECD,可用于Langerhans Cell、C-type Lectin receptor、病原体糖链及免疫糖生物学研究。
Biotin-Labeled Lectin系列:RSL-Biotin、LecA-Biotin、LecB-Biotin、BC2LC-Nt-Biotin、BC2LA-Biotin,可用于Lectin Blot、ELISA、Glycan Array、Histochemistry及Streptavidin-based Detection。
Fluorescein-Labeled Lectin系列:RSL-Fluorescein、LecA-Fluorescein、LecB-Fluorescein、BC2LC-Nt-Fluorescein、BC2LA-Fluorescein,可用于Flow Cytometry、Fluorescence Microscopy、Cell Binding及Glycan Profiling。
Fucose-binding Glycan Tool系列:2'-FL、3-FL、Lewis a/b/x/y、Sialyl Lewis、Blood Group H及相关Functionalized Glycans/Glycoconjugates,可与RSL、LecB、DC-SIGN等联合进行Fucose Recognition研究。
Galactose-binding Glycan Tool系列:Lactose、Galactosyllactose、Gb3及相关Gal-containing Glycans,可与LecA等Lectins联合用于Galactose Recognition研究。
High-Mannose N-Glycan系列:Man5、Man6、Man7、Man8、Man9及功能化N-Glycan,可与DC-SIGN/Langerin等人源C-type Lectin进行结合特异性研究。
Glycan Array配套系列:HMO、Blood Group、Lewis、Ganglioside、Globo/Isoglobo、N-Glycan及Xeno Antigen Functionalized Glycans,可用于系统化Lectin Specificity Screening。
Lectin Affinity Proteomics系列:Lectin、Lectin-functionalized affinity support及稳定同位素蛋白/肽内标,可用于Glycoprotein Enrichment、Affinity Purification及LC-MS/MS Proteomics。
稳定同位素Lectin系列:¹³C/¹⁵N-RSL、LecA、LecB、BC2LC-Nt、BC2LA、DC-SIGN ECD、Langerin ECD,可用于蛋白回收率、Lectin定量、Targeted Proteomics及示踪研究。
稳定同位素Glycan配套内标系列:¹³C/¹⁵N/²H-HMO、Lewis Antigens、Blood Group Glycans、N-Glycans及Ganglioside Oligosaccharides,可用于Lectin筛选后的LC-MS/MS精准糖链定量。
本系列适用于高校、科研院所、医院、糖生物学实验室、糖蛋白组学平台、肿瘤研究中心、免疫学实验室、干细胞研究平台、病原体与病毒实验室、生物制药企业、抗体药物研发平台、Glycan Array平台、SPR/BLI平台、Flow Cytometry平台及第三方科研检测机构等科研场景。
配合对应产品目录,可为科研老师在Fucose/Galactose/Mannose糖链识别、Lectin-Glycan Interaction、Glycan Array、Lectin Microarray、Flow Cytometry、Histochemistry、Lectin Blot、Affinity Purification、Glycoproteomics、DC-SIGN/Langerin受体研究、稳定同位素内标选择及LC-MS/MS精准糖链分析过程中提供更加系统的参考。
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