מחקר מקיף מיפה את נוף הגליקוזילציה הדינמי של חלבוני סרום חולדות, וחשף וריאציות תלויות מין וזמן עם ספציפיות ברורה של סוג תא. חוקרים מצאו דפוסי גליקוזילציה ספציפיים לסוג תא: חלבונים שמקורם בכבד נשאו Neu5Ac עם O-acetylated, בעוד שנוגדנים שמקורם בתאי B (IgG) השתמשו באופן בלעדי ב- Neu5Gc. חולדות נקבות הראו תנודות יומיות בולטות במבני הסוכר הללו, בניגוד לפרופילים היציבים אצל זכרים, מה שמרמז על ויסות על ידי מחזורים הורמונליים וצירקדיים. עבודה זו מספקת את המפה המשולבת הראשונה של דינמיקה של גליקוזילציה בסרום חולדות, ומבססת בסיס למחקרים עתידיים בגליקוביולוגיה השוואתית ובמחקר סמנים ביולוגיים.
במחקר זה, החוקרים מיפו באופן שיטתי את שרשראות הסוכר המורכבות (N-glycans) המחוברות לחלבוני סרום חולדות, וחשפו הבדלים דינמיים על סמך מין וזמן. חוקרים זיהו חתימות סיאליליציה מובחנות המגדירים חלבונים שמקורם בכבד ובחיסון: חלבוני כבד כללו את השינוי הייחודי לחולדות O-acetylated Neu5Ac, בעוד שחלבונים חיסוניים שמקורם בתאי B (IgG) נשאו באופן בלעדי חומצה N-glycolylneuraminic (Neu5Gc). יש לציין כי חולדות נקבות הראו תנודות יומיות בולטות בדפוסי הסוכר הללו, בניגוד לפרופילים היציבים אצל זכרים, דבר המצביע על ויסות הורמונלי חזק.
גליקוזילציה – התקשרות של שרשראות סוכר מורכבות (גליקנים) לחלבונים – היא שינוי מהותי חיוני לתהליכים ביולוגיים, ושינויים במבנים אלה קשורים לעתים קרובות להתפתחות, מחלות או הזדקנות. חולדות משמשות מודל חיוני של אורגניזמים, המועדפים לעתים קרובות על פני עכברים בשל ההומולוגיה הפיזיולוגית הגדולה יותר שלהם לבני אדם והתאמתם להערכות תפקודיות. מחקרים קודמים הדגישו תכונה ייחודית של גליקנים בסרום חולדות: השפע הגבוה בצורה יוצאת דופן של חומצה O-acetylated N-acetylneuraminic (Neu5Ac), שינוי שלמעשה נעדר בבני אדם. ההבנה כיצד גורמים פיזיולוגיים כמו מין ומחזורים יומיים משפיעים על דפוס הגליקוזילציה הייחודי הזה חיונית לאימות חולדות במחקרים המדגימים פתופיזיולוגיה אנושית.
חוקרים השתמשו בפרופיל גליקומי שיטתי (MALDI-TOF-MS) וגליקופרוטאומי (LC-MS/MS) בסרום של חולדות שנאסף מדי יום במשך חמישה ימים רצופים מחולדות זכרים ונקבות. כדי להתמקד בחלבונים שאינם IgG, אלבומין ו-IgG בסרום התרוקנו לראשונה מחלק הסרום הכללי. מאפיין מבחין של הגישה היה טיהור וניתוח נפרדים של IgG, שפוצל באופן אנזימטי לתוך שברי ה-Fab וה-Fc שלו כדי לקבל תובנות שנפתרו על-ידי סוג תא לגבי גליקוזילציה של מערכת החיסון.
הניתוח אישר כי ה-N-glycans השולטים הם מבנים מסוג די-סיאלו-דו-אנטנרי, וזיהה 87 גליקופרוטאין, כולל מעכבי פרוטאז וחלבונים הקשורים למערכת החיסון כמו משלים C3. ממצא בולט היה פרופיל הסיאלילציה הספציפית לסוג התא: גליקופרוטאין שמקורו בכבד נשאו חומצה N-אצטיל-נוירמין (Neu5Ac), כאשר למעלה ממחציתם היו בעלי אצטילציה O-או-אצטילית (Neu5,9Ac2). לעומת זאת, IgG שמקורו בתאי B נשא באופן בלעדי Neu5Gc וחסר לחלוטין O-אצטילציה. באופן מכריע, ניתוח זמני הראה שבעוד שחולדות זכרים שמרו על רמות סיאליציה יציבות, חולדות נקבות הראו תנודות יומיומיות משמעותיות, מה שמעיד על קשר למקצבים הורמונליים ומקצבים צירקדיים. יתרה מזאת, שברי IgG Fab היו בעלי סיאלילציה בערך פי שלושה (44% מהגליקנים) מאשר עמיתיהם Fc (15%).
מיפוי מקיף זה מספק מסגרת כמותית למחקרים עתידיים באמצעות מודלים של חולדות בגליקוביולוגיה וחקר מחלות. מערך הנתונים משמש כאסמכתא להבנה כיצד מחזורים הורמונליים וצירקדיים מעצבים את נוף הגליקוזילציה של חלבוני סרום. התנודות היומיות התלויות במין בדפוסי הגליקוזילציה מדגישות קשר רגולטורי דינמי בין N-glycosylation ומחזורים הורמונליים, החשוב להבנת יציבות ותפקוד החלבון במצבים פיזיולוגיים שונים. הבהרת ההפרדה הייחודית של סוגי חומצה סיאלית (Neu5Ac לעומת Neu5Gc) בין רקמות הכבד והחיסון מדגישה את ההכרח לשקול את הספציפיות של סוג התא, תוך מתן מידע על גילוי סמנים ביולוגיים והנדסת גליקו השוואתית.
