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糖胺聚糖（GAG）多糖在动物生理和疾病中发挥着至关重要的作用。其多样且复杂的硫酸化与差向异构化模式赋予其编码功能信息的广泛潜力。然而，GAG 的表征对于当前最先进的基于总体平均的分析技术而言，仍然是一项艰巨挑战。单分子技术尤其适合分析复杂混合物。在此，我们报道了一种基于纳米孔的去卷积工作流程，可在无需分级分离且操作简便的条件下，对来源于较长异质链的多种 GAG 二糖和寡糖进行单分子分辨与计数。 模块化化学去酰化以及氨基选择性的缩环形成亲电性醛，使得能够将 GAG 结构文库解析为简化的反应性脱水糖集合，并通过可逆共价加合物的形成实现纳米孔读出。事件振幅的离散聚类可实现糖链大小的直接判定（每增加一个残基约产生 10% 的阶跃变化），并可结合精确分辨的振幅差异进一步揭示糖的精细结构——包括硫酸基团的数目与位置（每个硫酸基团约产生 2% 的阶跃变化），以及单原子层面的立体化学差异（差向异构体之间约产生 0.5% 的阶跃变化）。在化学逻辑的指导下，将已解析的脱水糖反向映射至其前体结构，可覆盖天然硫酸乙酰肝素（HS）中约 84–100% 的所有二糖及其消除性消化变体。 我们通过对一组 HS 多糖进行组成分析，展示了该方法的实际效用与适用范围；这些 HS 多糖整体上涵盖了天然 GAG 的结构多样性。此外，我们还检测到了肝素中的污染物，包括在一个曾与全球医疗危机相关的真实药用肝素样品中发现的过度硫酸化硫酸软骨素。综上，我们的结果表明，这是一种用于精确且灵敏表征 GAG 的通用化学生物物理学框架，并可扩展至其他氨基糖生物聚合物。当适配于便携式、广泛使用的纳米孔测序设备后，我们的方法可能为长期以来所追求的聚糖分析“民主化”开辟一条路径。
糖胺聚糖（GAG）多糖在动物生理和疾病中发挥着至关重要的作用。其多样而复杂的硫酸化和差向异构化模式赋予其编码功能信息的广泛潜力。然而，GAG 的表征对于最先进的基于群体的技术而言仍是一项艰巨挑战。单分子技术尤其适用于复杂混合物的分析。在此，我们报道了一种无需分级、操作简便的去卷积纳米孔工作流程，可实现来源于更长异质链的多种 GAG 二糖和寡糖的单分子分辨与计数。模块化化学脱酰基以及对胺基选择性的环缩合电亲性醛生成，使得能够将 GAG 结构文库解析为简化的、可反应的无水糖集合，并通过可逆共价加合物形成实现纳米孔读出。事件幅度的离散聚类可实现对糖的直接定尺寸分析（每个残基约 10% 的步长变化），并可与精确解析的幅度差异相结合，进一步揭示糖的精细结构——包括硫酸基的数量和位置（每个硫酸基约 2% 的步长变化），以及单原子层面的立体化学差异（差向异构体之间约 0.5% 的步长变化）。在化学逻辑的指导下，将已解析的无水糖反向映射至其前体，可覆盖天然硫酸乙酰肝素（HS）中约 84–100% 的所有二糖及其消除性消化变体。我们通过对一组 HS 多糖进行组成分析，证明了该方法的实际效用与适用范围；该组样品共同涵盖了天然 GAG 的结构多样性。此外，我们检测到肝素中的污染物，包括在一份真实药用肝素样品中发现的高硫酸化软骨素硫酸盐，该污染物先前曾与一场全球医疗危机相关联。总体而言，我们的结果提出了一个通用的化学-生物物理框架，可用于对 GAG 进行精确且灵敏的表征，并可扩展至其他氨基糖生物聚合物。若适配于便携式、广泛使用的纳米孔测序设备，我们的方法有望为长期以来追求的糖链分析“民主化”提供一条路径。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.08.743666v1?rss=1
🏷️ 纳米孔测序 糖胺聚糖 单分子分析 硫酸化修饰 肝素/硫酸乙酰肝素