N-糖基化作为一种具有独特复杂结构的常见翻译后修饰，在蛋白质折叠、细胞识别和信号通路中发挥关键作用。然而，人类器官的全面N-糖蛋白组图谱仍然缺乏。william威廉中文田志新教授课题组及合作者于2026年6月16日在《Nature Communications》在线发表了题为《A comprehensive landscape of human organ N-glycoproteome》的研究论文，首次全面展示了一个系统性的人类N-糖蛋白组图谱，涵盖74名受试者的18种器官/组织，鉴定了57,884个N-聚糖结构水平和23,863个单糖组成水平的完整N-糖肽，对应7,543个N-糖基化位点和5,062个N-糖蛋白。基于本研究的N-糖肽数据集，作者团队使用多种机器学习模型训练了一个器官分类器。该图谱辅以统一的多软件分析框架，为器官特异性糖生物学提供了见解，并为理解人体组织生理性N-糖基化特征建立了基础参考。

基于label-free N-糖蛋白工作流程，系统地表征了来自74名受试者的18种健康人体器官（每个器官2-6人）的N-糖蛋白，揭示了57,884个可信的N-聚糖结构水平和23,863个单糖组成水平的完整N-糖肽，对应7,543个N-糖基化位点和5,062个N-糖蛋白。与已知的N-聚糖数据库GlyConnect（637种聚糖组成）和GlyGen（350种聚糖组成）相比，本研究中观察到141种未报道的组成。N-糖基化基序N-x-S/T/C高度保守，在脂肪和膀胱中具有更长的保守序列。N-x-S、N-x-T和N-x-C基序的频率分别为43.8%、50.5%和5.8%。     

对各器官高甘露糖型聚糖分布和分支模式的分析显示，三天线型占主导地位，比例为58.6%-81.0%，其中肝脏比例最高，达81.0%。Mannose 5（M5）在肌肉、膀胱和脑中丰度高。Mannose 6（M6）在肾中丰度高。从M3到M9在特定器官中的累积丰度趋势分为三种不同模式。在肾上腺、脑和肝脏中，表达水平先升高后降低。脂肪、膀胱、肌肉和睾丸呈平缓趋势。其他器官呈升高-降低-升高的趋势。就N-糖基化位点鉴定深度而言，前低密度脂蛋白受体相关蛋白1（Q07954，也称为CD91）在15个不同器官中被发现，含有17个N-糖基化位点和13种高甘露糖连接方式。此外，α-2-巨球蛋白样蛋白1（A8K2U0）在所有食道样本中被鉴定出来，在其全部5个糖基化位点中有3个糖基化位点。                            

岩藻糖基化修饰有两种位置异构体类型：核心（CF）和分支（BF）。BF是主要形式（64.98%）。就分支数量而言，双天线型最为普遍（60.0%）。来自99个N-糖肽的共20种N-聚糖组成在十个及以上器官中均被鉴定到（多数为单岩藻糖基化）。大多数CF N-聚糖是具有(sialyl) LacNAc结构的双天线型，这与先前研究一致。此外，除脑和肝脏外，所有器官中鉴定到的仅CF聚糖具有相似趋势。在这些聚糖中，大多数可能的仅BF N-连接方式是具有(sialyl) Lewis X结构的双或三天线型。岩藻糖基化完整N-糖肽的累积丰度在不同器官间差异显著。                            

就累积丰度而言，无论唾液酸数量如何，膀胱和睾丸始终位列前五；同时，它们也拥有丰富的唾液酸化N-糖肽；此外，高度唾液酸化的N-聚糖（S4）仅在这些器官以及前列腺、卵巢、脂肪和肾上腺中发现。

使用四种不同的机器学习算法（决策树、神经网络、随机森林和支持向量机SVM）训练了一个多类型分类器。在分类之前，执行t-分布随机近邻嵌入（tSNE）分析以检查样本间的相似性，结果显示相同器官的样本可以聚集在一起。因此，本方法在器官分类中表现出区分能力，这归功于N-糖肽水平信息提供的生物学特异性。这表明组织特异性的N-糖基化模式是独特的，可作为分子指纹。

结论

在本研究中，作者团队绘制了一个系统性的人类N-糖蛋白组图谱，对来自74名受试者的18种正常组织进行了分析。总共采集了6,897,919张MS/MS谱图，其中4,227,689张谱图含特征氧鎓离子诊断峰，共鉴定到57,884个特异性N-糖肽，对应7,543个N-糖基化位点上的5,062种不同N-糖蛋白。这代表了一个相对全面的人类完整N-糖肽数据集的首次绘制。基于本完整N-糖肽数据集，使用多种机器学习模型训练得到一个器官分类器。良好的分类结果表明，每个器官共有的基本N-糖基化特征比个体间的异质性更为显著。位点和结构特异性分析则揭示了广泛的跨组织模式以及N-糖基化宏观和微观异质性的精确分布。该数据集还为理解组织特异性N-糖基化及其生物学意义建立了基础资源。

上述研究工作得到了国家自然科学基金委和上海市科委的资助，博士生胡晓玉为论文第一作者，梁宏伟和田志新教授为论文共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-74631-7