Cell Rep | 王仲孚团队开发GlycoBond X寡糖组序列结构解析新平台，揭示乳寡糖进化分化密码

寡糖是母乳中仅次于乳糖和脂肪的第三大固体成分，是调控新生儿肠道菌群建立、免疫发育和认知能力形成的关键功能分子。这些分子仅由7种单糖单元通过不同序列和糖苷键组合而成，但存在极其复杂多样的异构现象，传统分析方法难以区分结构相近的异构体，更无法同时稳定检测中性与酸性寡糖链。由于非模板生物合成特点，糖链在单糖序列、糖苷键连接方式和分支位点上存在高度微观异质性，糖链精细结构解析是制约糖组学研究的瓶颈问题。

近日，西北大学王仲孚教授团队在Cell Reports发表题为GlycoBond X enables isomer-resolved milk oligosaccharide glycomics and reveals evolutionary divergence aross four mammalian species的研究论文。团队自主研发出基于RP-HPLC-MS/MS的GlycoBond X糖链从头测序新策略，突破了复杂糖组异构体精准解析的技术瓶颈，并依托该平台完成了灵长总目（Euarchontoglires）4个代表性物种的乳寡糖（MOs）表达谱绘制，实现了中性乳寡糖与酸性乳寡糖的高通量、高灵敏度同步精细结构解析，为理解哺乳动物适应性进化与母婴健康提供了全新的糖组学视角。

GlycoBond X 平台通过创新整合的多级化学衍生化策略——包括唾液酸羧基酰胺化、还原端苯胺标记、N-乙酰化和全甲基化——与反相高效液相色谱-串联质谱（RP-HPLC-MS/MS）联用，同步实现了异构体高效分离与序列结构鉴定。该方法避免了传统全甲基化过程中唾液酸的β-消除、内酯化等副反应，解决了糖链质谱分析中岩藻糖基位点重排的问题，多步衍生化后的糖链在串联质谱分析中能产生非常丰富的诊断性穿环裂解碎片和糖苷键逐个断裂碎片，可以精确判定糖链序列、糖苷键连接位置和分支模式。

图. GlycoBond X策略分析流程

依托GlycoBond X分析平台，研究团队选取灵长总目系统发育中关键节点的四个代表性物种——小鼠（Mus musculus）、树鼩（Tupaia belangeri）、猕猴（Macaca mulatta）以及人类（Homo sapiens），在异构体分辨水平系统绘制了各物种乳寡糖的精细结构图谱，共鉴定得到小鼠乳寡糖（MMO）14种、树鼩乳寡糖（TBMO）25种、猕猴乳寡糖（MAMO）50种及人乳寡糖（HMO）164种，其中新发现并修正了66种人乳寡糖的结构信息，报道了母乳寡糖中三种五岩藻糖基化复杂糖型及九种非还原端具有Gal-Gal-模块的异构体结构信息。

跨物种比较分析清晰地揭示了乳寡糖结构复杂程度随系统发育进化程度呈爆发式增长，有三个特点，一是糖链最大聚合度从MMO的DP5提升至HMO的DP16，核心骨架逐步延伸并形成多级分支，岩藻糖修饰由单一连接位点，逐步演化形成22种不同连接模式；二是修饰类型发生显著的功能演化转向，小鼠与树鼩的乳寡糖以唾液酸化酸性糖链为主（占比超过75%），而在猕猴与人类中，岩藻糖基化中性糖链成为主要组分（占比超过62%），这一转变可能与灵长类较长的哺乳期、复杂肠道菌群互作及大脑发育需求密切相关；三是树鼩乳寡糖谱与灵长类具有显著相似性，含有特征性的2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL）以及乳糖-N-岩藻五糖V（LNFP V），呈现出明确的物种特异性演化特征。

结合糖基转移酶基因的序列比对分析，进一步阐明了乳寡糖结构与其合成基因的协同进化机制：负责 糖链核心骨架延伸的糖基转移酶在4个物种中序列高度保守（同源性高于85%），而岩藻糖基转移酶与唾液酸转移酶的序列分化，是驱动物种特异性糖链结构形成的核心分子基础。其中FUT2基因在树鼩、猕猴与人类中保有69%以上的序列同源性，与关键功能糖链的物种分布特征高度吻合，从糖组学层面为树鼩可作为人类妊娠疾病研究的潜在新型模式动物提供了数据佐证。

GlycoBond X平台不仅适用于乳寡糖研究，还可推广至N-寡糖链、O-寡糖链等复杂糖组学领域。研究提供的跨物种乳寡糖结构数据集（已收录于GlycoPOST数据库）为后续探索乳寡糖生物合成通路、理解宿主-微生物共进化以及开发新一代功能性食品配料和婴儿配方粉提供了重要理论基础。

乳汁是母代与子代物质与信息交流最重要的纽带，乳寡糖的进化分化不仅仅是营养学问题，更是哺乳动物适应环境、保护后代和塑造共生菌群的分子策略，GlycoBond X让我们第一次能够在异构体层面看清这种进化的精细图景。

本研究由博士生韩天娇为第一作者，王仲孚教授、黄琳娟教授为共同通讯作者，西北大学为第一及通讯单位。中国科学院昆明植物研究所吴明一研究员为本研究提供了大力支持。

论文网址：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117571

制版人：十一

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