多樣化糖組^[1]

 

糖基化（Glycosylation）作為細胞內最常見、最複雜的翻譯後修飾之一
，通過酶促方式將糖鏈附著到生物分子如蛋白質和脂質上。它在調控蛋白質折疊、穩定性
、細胞信號傳導和免疫響應中發揮關鍵作用。

與此同時，RNA作為遺傳信息的傳遞者
，雖然擁有m6A

、m5C等超過170種化學修飾來調控自身的穩定性或翻譯效率
，但長期以來
，科學界普遍認為RNA與糖基化是絕緣的。原因很簡單：空間隔離。RNA主要存在於細胞核和細胞質中，而糖基化過程發生於內質網和高爾基體
，最終展示在細胞表麵。兩者看似毫無交集。然而，2021年，cell一篇突破性研究打破了這一成見。

糖基化RNA（glycoRNA）的研究時間線^[2]

 

其實，關於RNA可能被糖基化修飾的線索早在1976年就已浮現。當時有學者在tRNA的Q堿基上發現了己糖殘基^[4]
，隨後又有研究發現RNA末端可能帶有UDP-葡萄糖等修飾^[5]。但受限於當時的檢測技術，這些零星的發現並未引起廣泛關注，RNA是否真的能像蛋白質一樣掛上複雜的糖鏈，一直是個未解之謎。

直到2021年
，斯坦福大學的Flynn等人利用代謝標記（Metabolic Labeling）和生物正交化學（Bioorthogonal Chemistry）技術，徹底捅破了這層窗戶紙。研究人員使用疊氮標記的唾液酸前體（Ac4ManNAz）處理細胞，發現在經過嚴格蛋白酶處理後的純化RNA上
，依然檢測到了疊氮信號。這一信號在HeLa細胞、胚胎幹細胞乃至小鼠肝髒組織中均普遍存在。

glycoRNA的分子特征^[2]

分子特征：

• 身份：它們並非mRNA
  ，而是屬於非編碼小RNA。主要包括Y RNA、snRNA
  
  
  、snoRNA以及tRNA等。

• 結構：這些RNA分子上掛載著複雜的N-聚糖
  ，富含唾液酸（Sialic acid）和岩藻糖（Fucose）。
  

• 合成路徑：研究表明
  ，其生物合成依賴於經典的內質網-高爾基體中的糖基轉移酶以及OST複合體（寡糖轉移酶）。
  

• 定位：細胞表麵。

   

已知功能：

• 作為免疫調節配體
  ，參與細胞間通訊和免疫信號的調節。

• 形成表麵功能結構，作為細胞穿透肽進入細胞的位點。

• 參與疾病過程，glycoRNA在炎症反應中促進中性粒細胞的招募。

• 維持免疫穩態
  ，N-糖鏈掩蓋具有免疫刺激性的acp3U堿基
  
  ，防止先天免疫受體錯誤識別，促進凋亡細胞的非炎症性清除。

glycoRNA的內質網-高爾基體分泌途徑^[6]

glycoRNA的生物合成依賴於經典的蛋白質N-糖基化途徑。這一過程主要發生在內質網和高爾基體中：首先由寡糖轉移酶（OST）複合體（特別是STT3A亞基）將聚糖前體轉移至RNA上
，隨後聚糖鏈在細胞內經由甘露糖苷酶等酶類的剪切與修飾，逐步成熟為帶有唾液酸和岩藻糖的複雜N-聚糖結構
；研究證實，無論是利用小分子抑製劑（如NGI-1）阻斷OST活性，還是幹擾UDP-Gal/UDP-GalNAc等糖代謝關鍵底物的合成，都會直接導致glycoRNA生成的顯著減少
，確立了其與蛋白質糖基化機器的緊密聯係。

Ryan A. Flynn教授講座最全筆記 《細胞表麵糖基化RNA生物學》

近幾年來，glycoRNA作為新興研究領域，陸續取得一些突破性進展
，其中不乏頂刊文章
，下麵我們來盤點下都產出了哪些頂刊成果：

該研究開發了一種名為ARPLA（Aptamer and RNA in situ hybridization-mediated Proximity Ligation Assay）的新型成像技術。該方法的核心原理是雙識別與信號放大：首先，使用一個包含唾液酸（Neu5Ac）適配體的聚糖探針特異性結合glycoRNA末端的唾液酸化聚糖；同時
，使用一個RNA結合探針通過RISH特異性結合目標glycoRNA的RNA序列。隻有當這兩個探針在空間上足夠接近（即同時結合到同一個glycoRNA分子上）時，它們攜帶的DNA連接子（linker G和linker R）才能被連接酶連接成一個完整的環狀DNA。此環狀DNA隨後作為模板
，進行滾環擴增（RCA），產生長的單鏈DNA串聯體，最後通過與大量熒光標記的報告DNA雜交，產生強烈的熒光信號，從而在單細胞水平上實現對特定glycoRNA的原位、可視化檢測。

ARPLA的技術原理

技術亮點：

• 高特異性與低背景：依賴聚糖和RNA序列的雙重識別，隻有兩者同時存在且空間鄰近時才產生信號，有效避免了單獨檢測細胞表麵遊離糖鏈或非glycoRNA帶來的假陽性。

• 免標記
  、可定製的原位成像：無需對細胞進行代謝標記等預處理，可直接對天然狀態的glycoRNA成像；通過更換RNA結合探針的序列，可以靈活靶向成像不同的特定glycoRNA（如U1
  、U3、Y5等）。
  

• 單細胞級精度：借助RCA的高靈敏度，該技術可以在單細胞水平上清晰地看到glycoRNA的分布點。

   

應用效果與生物學發現：

利用ARPLA
，研究人員首次清晰地觀察到glycoRNA富集在細胞膜表麵的脂筏（Lipid rafts）區域，並揭示了其通過SNARE蛋白介導的胞吐途徑運輸到細胞表麵的過程。

癌症與免疫新視角：

1. 在乳腺癌模型中發現，細胞表麵的glycoRNA水平與腫瘤的惡性程度及轉移能力呈負相關。

2. 在免疫細胞中，glycoRNA參與調節單核細胞與血管內皮細胞的粘附互作，提示其在免疫應答中的關鍵角色。

表觀生物公眾號也轉載過這篇作者的會議報告
，感興趣可跳轉閱讀（講座分享│ARPLA技術首次實現單細胞水平糖基化RNA（GlycoRNA）成像）。

研究內容：

該研究旨在探究細胞表麵RNA，特別是glycoRNA，在中性粒細胞向炎症部位招募過程中的生物學功能及其作用機製。研究聚焦於glycoRNA是否以及如何影響中性粒細胞的粘附、滾動和跨內皮遷移等關鍵步驟。

研究方法：

• glycoRNA檢測與定位：使用Ac4ManNAz代謝標記結合點擊化學（DBCO-PEG4-biotin）和蛋白質印跡，檢測並證實glycoRNA存在於中性粒細胞外表麵。

• 功能缺失實驗：使用exRNaseA處理去除活細胞表麵的RNA，或利用CRISPR技術敲低Sidt1和Sidt2基因
  ，以研究細胞表麵RNA的功能。

• 體內外功能驗證：

1. 體內招募模型：采用硫代乙醇酸鹽（TG）誘導的急性腹膜炎模型和LPS誘導的急性肺炎模型，通過混合標記（如CFSE和Far-Red）並回輸經不同處理的中性粒細胞，利用流式細胞術定量分析其在炎症部位的招募效率。

2. 體外相互作用實驗：進行靜態粘附實驗
   、流動腔粘附/滾動實驗以及transwell跨內皮遷移實驗，評估glycoRNA對中性粒細胞與內皮細胞相互作用的影響。

• 機製探究：

1. 受體鑒定：使用重組P-selectin-Fc和E-selectin-Fc蛋白，通過流式細胞術和WB分析glycoRNA與選擇素的直接結合。

2. 來源模型驗證：設計共培養實驗，將Ac4ManNAz標記和未標記的中性粒細胞混合培養
   ，然後分選
   ，以證明glycoRNA是細胞自主產生而非從環境中捕獲的

3. 測序分析：對純化的glycoRNA進行小RNA測序，分析其RNA組成。

關鍵結果：

1. 功能確認：去除細胞表麵RNA（exRNaseA處理）或敲低Sidt基因
   ，會顯著損害中性粒細胞在體內向炎症部位的招募
   ，並削弱其體外與內皮細胞的粘附和跨內皮遷移能力。

2. 關鍵基因：Sidt1和Sidt2基因是中性粒細胞產生glycoRNA所必需的，敲低它們會消除glycoRNA信號，且細胞喪失了遷移能力。

3. 作用機製：中性粒細胞表麵的glycoRNA能夠被內皮細胞上的P-選擇素（Selp）識別並結合，但不結合E-選擇素（Sele）。用純化的glycoRNA或其糖鏈部分（而非RNA部分）阻斷內皮細胞，能模擬exRNaseA處理的效果，降低中性粒細胞粘附。

4. 自主合成：共培養實驗證明，glycoRNA是細胞自主合成並轉運到其表麵的
   ，而非從周圍環境中攝取。

5. RNA特征：中性粒細胞glycoRNA主要是來源於核基因組非編碼小RNA片段。

研究結論：

中性粒細胞通過其表麵展示的glycoRNA，作為配體與血管內皮細胞上的P-選擇素結合，從而介導中性粒細胞在炎症初期對血管壁的捕獲和滾動
，這是其成功招募到炎症部位的關鍵步驟。該過程依賴於Sidt家族蛋白介導的RNA轉運。

自2021年glycoRNA被發現以來，存在這樣的疑問：RNA如何與N-聚糖連接在一起？N-聚糖是直接連接在RNA上還是存在一個特定的連接結構？

針對這個問題
，Ryan Flynn團隊進行深入研究與解析：

謝一軒等人^[7]解開glycoRNA分子結構的關鍵謎題。他們發現，一種名為acp3U（3-氨基-3-羧基丙基尿嘧啶）的RNA堿基修飾是N-聚糖在glycoRNA上的主要連接點。

關鍵實驗方法：

• rPAL技術（RNA優化的過碘酸氧化與醛基連接）：他們開發了一種名為rPAL的化學標記方法。相比於傳統的代謝標記（Ac4ManNAz），rPAL不依賴細胞代謝，能直接標記天然的唾液酸修飾RNA
  ，靈敏度提高了25倍以上，甚至能檢測到以前看不到的微量信號。

• SWATH-MS（全景式質譜分析）：結合rPAL富集和高精度的質譜分析，研究人員在複雜的RNA混合物中大海撈針，尋找帶有糖鏈殘基的核苷酸片段。

關鍵研究結果：

• 鎖定連接位點“acp3U”：研究發現
  ，N-聚糖並非連接在普通的A
  、U、C、G上
  ，而是連接在一種名為acp3U的修飾堿基上。

• 化學擬態機製：acp3U堿基上帶有一個氨基側鏈，這個結構在化學性質上酷似蛋白質中的天冬酰胺。因此，細胞內的OST複合體把這個RNA堿基誤認為了蛋白質，從而把糖鏈掛了上去。

• 關鍵酶DTWD2：既然連接位點是acp3U，那麼合成acp3U的酶就至關重要。研究證明
  ，敲除負責生成acp3U的酶DTWD2，細胞就無法生成glycoRNA。

他們提出了一個關於唾液酸glycoRNA的假設模型。對於tRNA
，在DTWD2的作用下核苷酸首先發生acp3U的修飾。隨後，這一修飾經曆酰胺化過程後被轉移到內質網中
，形成初始的糖基結構，經加工得到成熟的N-聚糖結構。最終，tRNA被運送到細胞表麵。這一模型為理解糖RNA的生成提供了新的見解
，揭示了其可能的生物合成路徑。

詳細解讀請跳轉閱讀（Cell | 謝一軒/柴培遠等揭示修飾的RNA堿基acp3U是糖RNA中N-聚糖的結合位點）

那麼，糖RNA存在於細胞表麵的具體機製是什麼
？Ryan Flynn團隊今年4月發表的一篇CELL文章展示了一些線索：

理論上，RBP通常缺乏跨膜結構域或信號肽，無法被分選到細胞膜上。因此
，Flynn團隊最初推測，細胞表麵幾乎不會存在RBP。然而

，他們對RBP和表麵蛋白組數據集進行了交集分析，意外發現了292個RBP存在於細胞表麵。前麵提過glycoRNA可作為配體與P-選擇素結合發揮作用。還能與細胞表麵RNA結合蛋白（csRBP）組(zu)裝(zhuang)成(cheng)納(na)米(mi)簇(cu)。它(ta)們(men)是(shi)孤(gu)立(li)存(cun)在(zai)的(de)嗎(ma)
？這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)旨(zhi)在(zai)探(tan)究(jiu)這(zhe)些(xie)分(fen)子(zi)在(zai)細(xi)胞(bao)表(biao)麵(mian)的(de)空(kong)間(jian)組(zu)織(zhi)形(xing)式(shi)。作(zuo)者(zhe)想(xiang)知(zhi)道(dao)它(ta)們(men)是(shi)否(fou)隨(sui)機(ji)分(fen)布(bu)，還(hai)是(shi)形(xing)成(cheng)了(le)特(te)定(ding)的(de)結(jie)構(gou)？如(ru)果(guo)有(you)結(jie)構(gou)
，這(zhe)些(xie)結(jie)構(gou)又(you)有(you)什(shen)麼(me)功(gong)能(neng)？

關鍵實驗方法：

• 蛋白質組學分析：整合了來自48個RBP數據庫和21個表麵蛋白質組（surfaceome）的數據集，通過生物信息學交叉分析，係統性地鑒定高置信度的csRBP。

• 多正交驗證：使用多種生化與成像方法
  ，驗證候選csRBP在多種細胞係表麵的真實存在。

• 超分辨率成像與納米簇分析：采用衍射極限共聚焦顯微鏡和超分辨率顯微鏡技術
  ，直觀顯示csRBP在細胞表麵形成離散的納米級簇。通過定量分析（如最近鄰距離
  
  
  、Manders係數）確定這些簇的尺寸和間距。

• 鄰近標記與共定位研究：利用基於過氧化物酶的鄰近標記技術
  ，結合質譜分析，證明csRBP與細胞表麵RNA（使用抗dsRNA抗體9D5標記）在納米尺度上緊密共定位，並且這些RNA具有糖基化特征（對唾液酸酶敏感）。

• 功能實驗：

1. RNase處理：使用exRNase處理去除表麵RNA
   ，觀察其對csRBP納米簇形成及TAT肽結合與內化的影響。

2. TAT突變體：構建並測試了TAT肽的RNA結合關鍵殘基突變體（R5K）
   ，評估其細胞表麵結合和內化效率的變化。

關鍵研究結果：

• 超分辨成像顯示
  
  ，glycoRNA並非均勻分布，而是與特定的csRBP（如NPM1
  、DDX21、hnRNP-U）緊密抱團，形成直徑約120-165 nm的納米簇結構。這些簇在細胞表麵就像一個個孤島，間隔有序（約230-300 nm）。

• 不僅是RNA和蛋白，還有HSPG：這些納米簇的形成還需要細胞表麵的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）參與
  
  ，三者共同構建了一個穩定的超分子複合物。

• 這些納米簇不僅僅是結構
  ，還是功能門戶。研究發現，這些glycoRNA-csRBP納米簇充當了細胞穿透肽（如HIV-1 TAT蛋白）的停機坪。TAT蛋白必須結合到這些含RNA的納米簇上
  ，才能被細胞內吞。如果破壞了表麵的RNA，TAT就進不去了。

研究結論：

細胞表麵存在一種高度有序的超分子結構——GlycoRNA-csRBP-HSPG納米簇。這種結構不僅重新定義了我們對細胞膜組織的認知

，更揭示了外源分子（如病毒蛋白、藥物載體）進入細胞的一種全新RNA依賴性機製，為藥物遞送提供了潛在的新靶點。

詳細閱讀請跳轉（Cell | 細胞膜表麵RNA結合蛋白和糖基化RNA: 介導細胞肽進入細胞的密鑰）

基於上一個研究，Ryan Flynn團隊趁熱打鐵，針對csRBP作為治療靶點的療效進行了探索：

該研究旨在探索並驗證csRBP作為癌症治療新靶點的潛力。研究聚焦於核磷蛋白NPM1
，發現其全長形式（csNPM1）選擇性地在多種癌細胞表麵表達，尤其是在急性髓係白血病（AML）的原始細胞和白血病幹細胞上
，而在正常的造血幹細胞上不表達。研究開發了一種靶向csNPM1的單克隆抗體（mAb2），並係統評估了其在多種AML臨床前模型中的治療效力和安全性。

抗體開發與體內藥效評估：

• 表麵蛋白組學篩選：對比癌細胞和正常細胞的表麵蛋白
  
  ，鎖定了NPM1（通常在核仁，但在白血病細胞表麵高表達）。

• 單克隆抗體開發：基於人源scFv文庫，開發了靶向NPM1 C端結構域的小鼠IgG2a單克隆抗體mAb2。

• 臨床前模型驗證：在多種小鼠白血病模型（包括患者來源的異種移植PDX模型）中測試抗體療效。

• 機製與安全性探究：使用免疫缺陷小鼠模型（NSG，CB17-SCID）探究mAb2的抗白血病作用是否依賴於免疫效應功能（如ADCC/CDC）。

關鍵研究結果：

• csNPM1是AML的普適性表麵標誌物：csNPM1在大量原代AML患者樣本（包括不同基因型）的原始細胞上高表達
  ，且與突變類型無關，而在正常造血幹細胞上表達極低。

• mAb2展現出強效抗白血病活性：在多種AML小鼠模型中
  ，mAb2治療能顯著降低白血病負荷、縮小脾髒、促進正常造血恢複
  ，並大幅延長生存期
  ，其療效在攜帶MLL重排的患者來源異種移植模型中也得到證實。

• 作用機製依賴免疫係統：mAb2在缺乏功能性免疫係統的NSG小鼠中無效，而在具有完整補體係統的CB17-SCID小鼠中有效，表明其療效主要通過抗體依賴性細胞毒性和/或補體依賴性細胞毒性介導。

詳細解讀請跳轉閱讀（Nat Biotechnol | 靶向糖RNA結合蛋白NPM1：急性髓係白血病治療的新策略與機製探索）

不同於前麵的疊氮修飾甘露糖（Ac4ManNAz）代謝標記方法，該研究使用另一種疊氮修飾的N-乙酰半乳糖胺（Ac4GalNAz）標記細胞
，成功追蹤到糖基化RNA從細胞內到外泌體的完整轉運路徑。

研究采用了兩種互補的生化分離策略：首先將細胞核與總胞質分離
，然後進一步將胞質細分為可溶性胞質部分和膜結合細胞器部分。通過近紅外（IR-800）信號檢測，意外發現glycoRNA定位於胞質中。另外，他們也成功分離了外泌體中的糖基化RNA，並通過Nanopore測序技術進行了全麵表征。數據顯示，細胞來源和外泌體來源的糖基化RNA譜高度一致，包括tRNA
、Y RNA
、snRNA和snoRNA等小非編碼RNA。

關鍵發現：

外泌體糖基化RNA（glyco-exoRNA）攜帶獨特的非經典RNA帽結構，這些結構由多種核苷酸糖衍生物修飾而成；這些糖基化修飾在外泌體RNA中富集程度遠高於胞內RNA，暗示其在穩定RNA和介導細胞間通訊中的特殊功能；glyco-exoRNA在不同癌細胞係中呈現特異性的表達譜
，有望成為新型液體活檢標誌物。研究進一步發現

，這些糖基化修飾對保護外泌體RNA免受核酸酶降解至關重要

，同時介導了外泌體與靶細胞的特異性識別和結合。

詳細解讀請跳轉閱讀（Nat Cell Biol | 外泌體 RNA 的糖基化修飾）

該研究開發了一種名為雙識別Förster共振能量轉移（drFRET）的新型成像技術
，用於在原位、高靈敏度
、高特異性地檢測小細胞外囊泡（sEV）表麵的glycoRNA，並成功將其應用於多種癌症的精確診斷。 

方法：

• drFRET探針設計：設計兩種DNA探針：糖鏈識別探針（GRP），其適配體可特異性結合Neu5Ac；RNA原位雜交探針（ISHP）
  
  ，可特異性結合目標RNA序列。兩種探針分別標記供體（Cy3）和受體（Cy5）熒光染料。

• 檢測原理：當GRP和ISHP同時結合到同一個sEV表麵的glycoRNA分子上（即糖鏈和RNA部分在10 nm以內）時，發生FRET，產生校正後的FRET信號，從而實現glycoRNA的特異性檢測。

• sEV捕獲與檢測：使用偶聯了HER2蛋白適配體的fcPS從微量血清或細胞培養上清中捕獲sEV
  ，然後進行drFRET成像和信號定量分析。

• 臨床隊列驗證：使用drFRET檢測5種特定sEV glycoRNA的水平，並評估其診斷效能。

關鍵結果

• 實現高精度癌症診斷：在100例臨床樣本中
  ，將5種sEV glycoRNA的信號簡單加和（sEV⁽SUᴹ⁾簽名）
  ，能夠以100%的準確率（AUC = 1）區分癌症患者與非癌症對照。

• 實現癌症分型：基於sEV⁽SUᴹ⁾簽名的drFRET檢測
  
  ，結合PCoA分析，能夠以89%的總體準確率對六種不同的癌症類型（乳腺癌、胰腺癌、肝癌、腸癌、肺癌、宮頸癌）進行分類。

• drFRET成像證實，sEV表麵的glycoRNA能夠與免疫受體Siglec-10、Siglec-11以及P-selectin特異性結合。

• 去除sEV表麵的RNA（使用RNase A處理）或糖鏈（使用唾液酸酶處理），會顯著降低sEV被內皮細胞等攝取的能力，提示glycoRNA在介導sEV與細胞相互作用及內化過程中起關鍵作用。

詳細解讀請跳轉閱讀（Nat Commun | 細胞外囊泡glycoRNA：新型drFRET技術實現外囊泡糖RNA成像與高靈敏度癌症診斷）

對於像glycoRNA這樣豐度低
、結構複雜的分子，傳統的DDA質譜方法往往力不從心。謝一軒/Ryan Flynn/Ben Garcia團隊開發一種全新的質譜分析流程，以實現對低豐度糖鏈的高靈敏度鑒定和精準定量。

實驗方法

• GlycanDIA工作流：結合了高能碰撞解離（HCD）-MS/MS和交錯質量窗口（staggered windows）的DIA采集方案
  ，對預設質量範圍內的所有前體離子進行無偏碎片化，避免了DDA方法因僅選擇豐度最高的離子而導致的低豐度離子信息丟失。

• GlycanDIA Finder搜索引擎：配套開發了自動化數據分析軟件，采用迭代誘餌搜索策略，用於從複雜的DIA數據中自信地鑒定聚糖。

• 應用驗證：將該工作流應用於分析N-聚糖
  、O-聚糖和人乳寡糖等多種聚糖類型，並重點用於分析從培養細胞和小鼠組織中提取的RNA樣本上的N-聚糖。

關鍵結果

• 提升低豐度檢測：在分析摻入低濃度同位素標記標準品的樣本時，GlycanDIA在連續10次運行中均能穩定鑒定所有標準品，而DDA方法在60%的運行中會漏檢。

• 異構體區分：能夠基於色譜保留時間和特征碎片離子，有效區分具有相同質量但結構不同的聚糖組成異構體和連接異構體。

• 揭示RNA聚糖獨特特征：將該技術應用於HeLa細胞和不同小鼠組織的glycoRNA分析，揭示了RNA上的N-聚糖與蛋白質上的N-聚糖在豐度模式上存在顯著差異（例如RNA上更多高甘露糖型，且有組織特異性）。

詳細解讀請跳轉閱讀（Nat Commun | 謝一軒/Ryan Flynn/Ben Garcia團隊開發糖組學分析新方法GlycanDIA）

RNA出現在細胞表麵或內吞體中通常是危險信號（如病毒入侵），會觸發強烈的免疫反應。但glycoRNA天天在這些地方晃悠卻相安無事。這項研究旨在解開這個謎題：糖鏈修飾（如N-糖基化）究竟起到了什麼保護作用？ 

N-糖基化的glycoRNA通過掩蓋免疫刺激性修飾堿基acp3U，防止內源性小RNA被先天免疫係統誤識別為外來分子，從而在細胞穩態和凋亡細胞清除（胞葬）過程中避免有害的自身免疫反應。

核心發現與機製：

• 免疫逃避功能：位於細胞表麵和循環係統中的glycoRNA，其N-糖鏈像籠子一樣，物理性地屏蔽了其下方的修飾堿基acp3U。Acp3U本身具有免疫刺激性，當glycoRNA被去糖基化（如用PNGase F處理）後，暴露的acp3U會被巨噬細胞等免疫細胞的內體RNA傳感器識別。

• 關鍵免疫受體：研究證實，去糖基化RNA的免疫激活依賴於TLR3和TLR7這兩個內體Toll樣受體。遺傳敲除（TLR3 KO、TLR7 KO）或適配蛋白敲除（MyD88 KO、TRIF KO）會消除其誘導的I型幹擾素（如IFN-β）和炎症因子（如TNF, IL-6）反應。

• 維持胞葬穩態：在細胞凋亡並被吞噬細胞（如巨噬細胞）清除的過程中，細胞表麵的glycoRNA確保了這一過程的“免疫靜默”。如果凋亡細胞的glycoRNA被去糖基化，會觸發強烈的炎症反應；而天然的、糖基化的RNA則不會。

• 遺傳學驗證：敲除負責合成acp3U的酶DTWD2，會導致細胞無法產生acp3U，進而使其RNA（即使去糖基化）失去免疫刺激性。這反向證明了acp3U是觸發免疫響應的關鍵元件。

• 與自身免疫病的潛在關聯：研究在人和小鼠血清中均檢測到循環glycoRNA，並發現其去糖基化後同樣能激活免疫反應。這提示，glycoRNA代謝或功能的異常可能與係統性紅斑狼瘡（SLE）等因自身核酸異常識別引發的自身免疫疾病有關。

該工作將RNA生物學
、糖科學和免疫學緊密聯係起來。它解釋了生物體如何利用糖基化修飾來標記“自我”RNA
，從而在利用RNA進行細胞間通訊（如通過外泌體）和維持組織穩態（如清除死細胞）的同時
，避免引發有害的自身炎症。這為理解自身免疫疾病的發病機製和開發新的治療策略提供了全新的視角和潛在靶點。

詳細解讀請跳轉閱讀（Nature | 最新揭秘RNA糖基化在調控先天免疫識別與維持穩態中的功能）

中山大學鄭淩伶/廣州實驗室苗智超團隊構建了全球首個glycoRNA綜合性數據庫GlycoRNAdb
，為這一新興領域奠定了數據基礎設施。該數據庫整合了來自多組學研究的glycoRNA序列
、結構功能注釋和糖基化位點信息，采用創新的命名係統——如glyco_SNORD3B-1-201格式，既保留了Ensembl轉錄本名稱的可識別性，又通過唯一ID確保數據可追溯性。技術架構上，GlycoRNAdb采用React.js前端框架結合D3.js可視化技術，通過Docker容器化部署實現環境可重現

，配備Nginx HTTPS加密和Gunicorn WSGI優化，確保高並發訪問下的穩定性能。

GlycoRNAdb的核心價值在於其強大的功能集成：內置的BLAST模塊可快速從未知RNA序列中識別潛在glycoRNA

；RESTful API支持程序化數據提取

；批量下載功能提供CSV/FASTA格式數據用於離線分析。研究團隊通過案例展示了該數據庫在TRITAT 2-1 RNA(hsa-glycoRNA-145a)研究中的應用，驗證了其從序列識別到功能注釋的全流程支持能力。

相信GlycoRNAdb的建立能夠解決glycoRNA研究領域數據分散

、缺乏專用資源的核心瓶頸。幫助科研人員便捷地查詢和比較不同條件下glycoRNA的特征與表達模式。為研究glycoRNA在細胞間通訊
、免疫調控和疾病中的功能與診斷潛力提供數據基礎。未來助力glycoRNA研究從基礎發現到臨床應用轉化。

詳細解讀請跳轉閱讀（NAR | 首個glycoRNA多組學數據庫“GlycoRNAdb”）

以上就是近些年glycoRNA研究領域發表的一些頂刊成果。最後


，圍繞複旦大學粵港澳大灣區精準醫學研究院（廣州）謝一軒課題組最新發表的綜述文章^[2]，再概括下glycoRNA的研究進展：

glycoRNA的研究概況^[2]

一、glycoRNA的發現與分子特征

發現於2021年，首次在哺乳動物細胞中鑒定出一類被N-聚糖修飾的小非編碼RNA^[3]。後續研究明確了其核心分子特征：

• RNA類型：主要為小非編碼RNA，如Y RNA
  、snRNA
  、snoRNA和tRNA等。

• 聚糖特征：攜帶高度唾液酸化和岩藻糖基化的複雜型N-聚糖。

• 關鍵修飾位點：2024年的研究利用rPAL技術結合質譜，鑒定出修飾堿基acp3U是N-聚糖在RNA上的共價連接位點。

• 細胞定位與組裝：GlycoRNA主要定位於活細胞表麵及小細胞外囊泡。在細胞表麵
  ，它們與細胞表麵RNA結合蛋白及HSPG共同組裝形成直徑約120-150nm的納米簇。

• 生物合成：依賴於經典的蛋白質N-糖基化機製（如OST複合物）和內質網-高爾基體運輸途徑。

二


、glycoRNA檢測技術

1. glycoRNA檢測的標記策略

• 代謝化學報告分子（MCR）：使用Ac4ManNAz等疊氮糖類似物進行代謝標記
  ，是發現glycoRNA的基礎方法。

• rPAL技術：針對天然sialoglycoRNA開發的直接化學標記法，不依賴細胞代謝
  ，靈敏度更高
  
  ，適用於臨床樣本^[9]。

• 酶介導的化學標記（StCEL）：利用唾液酸轉移酶（如CstII）將帶有標簽的唾液酸轉移到天然glycoRNA上，實現了高通量定量檢測^[17]。

• 半乳糖氧化酶法（GAO）：用於檢測O-糖基化RNA。

• 凝集素引導的方法：利用生物素化凝集素進行印跡檢測或鄰近標記。

2.基於質譜（MS）的方法

為解決低豐度糖鏈的分析難題，研究開發了DIA流程——GlycanDIA。該方法結合優化的碎片離子庫
，能夠高靈敏度、高精度地鑒定和定量N-聚糖、O-聚糖及人乳低聚糖
，揭示了RNA上的糖鏈結構具有不同於蛋白糖修飾的特征（如高甘露糖型或特定的唾液酸/岩藻糖比例）^[14]。

3. glycoRNA的原位成像

• ARPLA：利用鄰近連接分析（PLA）原理，僅當糖探針和RNA探針同時結合時才產生信號^[7]。
  

• HieCo2與雙代謝標記：提高了檢測的特異性和信噪比。

• drFRET：適用於細胞外囊泡上glycoRNA的快速檢測^[13]。

三、glycoRNA的生物學功能

1. 與Siglec受體結合：

其表麵的唾液酸化聚糖可作為配體，與免疫細胞表麵的Siglec家族受體結合，參與免疫識別^[3]。

2. 促進細胞穿透肽內化：

細胞表麵的glycoRNA-csRBP-HSPG納米簇可作為細胞穿透肽（如HIV TAT）進入細胞的位點^[10]。

3. 實現免疫逃逸關鍵機製：

glycoRNA的N-聚糖像一個“分子盾牌”，物理屏蔽了下方的免疫刺激性堿基acp3U。在細胞凋亡和被清除（胞葬）過程中，完整的glycoRNA保持“免疫靜默”；而去糖基化後暴露的acp3U會被內體中的TLR3/TLR7識別，觸發I型幹擾素和炎症反應
，揭示了其在維持免疫穩態中的核心功能^[15]。

4. 調控中性粒細胞招募：

內皮細胞上的glycoRNA能與P-selectin相互作用
，調控中性粒細胞的粘附與遷移^[8]。

5. 作為疾病診斷生物標誌物：

在癌症患者血清來源的sEV上，特定的glycoRNA譜能高精度區分癌症與非癌症樣本
，並對多種癌症類型進行分類，展現出巨大的無創診斷潛力^[13]。

6. 作為治療靶點（csNPM1-glycoRNA Clusters）：

在AML等模型中，腫瘤細胞表麵特異性聚集的csNPM1-glycoRNA簇可被單克隆抗體識別
，展現出治療潛力^[11]。

四
、glycoRNA的臨床潛力

1. 診斷效用

glycoRNA的表達水平和糖鏈結構在疾病狀態下會發生顯著變化。例如，在乳腺癌細胞中，表麵glycoRNA豐度與惡性程度呈負相關；而在直腸癌、肺癌等組織中


，唾液酸化glycoRNA水平顯著升高。基於外泌體glycoRNA的液體活檢技術有望用於癌症的早期診斷和分型。

2. 治療潛力

細胞表麵glycoRNA與蛋白（如NPM1）形成的複合物提供了特異性的治療靶點。針對細胞表麵NPM1的單克隆抗體在AML模型中顯示出顯著療效。此外，利用glycoRNA修飾的納米顆粒調節炎症也是潛在的治療策略。

五、glycoRNA的未來展望

尋找除acp3U以外的N-糖基化位點及O-糖基化位點；解析glycoRNA生物合成的具體酶學機製和亞細胞定位；鑒定更多與glycoRNA結合的蛋白；以及深入探索其在生理和病理條件下的動態變化規律。這些研究將進一步推動RNA生物學與糖生物學的融合，並促進新型診斷和治療方法的開發。