實驗 glycoprofile
30 株 glycoengineered CHO(17 個 glycosyltransferase 敲除/嵌入組合)表現 10 種重組蛋白,HILIC-UPLC 得到 309 張 N-glycan 剖面、68 種結構。
讀取 Li 等人 LeGenD 文獻(PMC10996628):以 8 種 lectin 的結合訊號,重建純化蛋白質上的 N-glycan 相對豐度。本頁把文獻中的技術、資料庫建立方式與 lectin–醣結構對應做成可操作的單檔工具, 可輸入 lectin microarray、ELLA/ELISA 或 FACS 數據。
Lectin 只辨識 epitope(局部醣結構特徵),例如核心岩藻糖、α2,6-唾液酸化 LacNAc、雙分枝或 bisecting GlcNAc。 文獻 Figure 1 用 2,912 組隨機 glycoprofile 模擬 lectin 訊號,發現 Pearson R > 0.95 的 lectin profile 可以對應至少七群完全不同的 N-glycan 組成。 也就是說:相同的 lectin 圖案,理論上對應無限多種完整結構組合。
LeGenD(Lectin to Glycoprofile ENhanced with Data-driven methods)的解法不是再多測幾種 lectin, 而是把「細胞實際會做出來的 glycoprofile 約束」學進模型。CHO 細胞的酵素庫、單糖供應與蛋白質立體障礙會大幅縮小可能結構空間, 因此可用類神經網路把 8 維 lectin 向量映射到 68 種 N-glycan 的相對豐度。
把多種 lectin 固定在晶片上,以螢光標定的醣蛋白或細胞溶菌液結合,得到高通量 RFU 圖譜。文獻指出此格式也可套用 LeGenD,但需獨立訓練集。
文獻主實驗是 enzyme-linked lectin assay:蛋白質包覆 96 孔盤,加 biotin-lectin → ABC-HRP → TMB,450 nm 讀值。訊號扣背景後正規化為總和 = 1。
螢光 lectin 標記細胞表面醣衣,以 MFI 作為結合強度。原理與 ELLA 相同(相對 lectin 向量),但細胞表面還有 O-glycan 與糖脂,解釋時需更謹慎。
原始模型:8 個 lectin 輸入 → 4 層全連接隱藏層(每層 20 節點)→ softmax 輸出 68 種 N-glycan 豐度。 最佳驗證 RMSE 約 3.60×10−2。解讀用 SHAP;IgG 上 LCA 與 MAL-I 貢獻最大。 本教學頁無法重現作者未公開的權重,因此以文獻 Equation 1–2 的「醣特徵矩陣 × 結合規則矩陣」做可解釋重建,並採用論文相同的 0.02 閾值去噪。
文獻面對的核心困難是:幾乎沒有「同一批樣本同時有完整 UPLC glycoprofile + 實驗 lectin profile」的公開大數據。 作者因此用 實驗 glycoprofile 當真相、以結合規則模擬 lectin 訊號當訓練輸入,再用 IgG 與 Fetuin B 的真實 ELLA 校正。
30 株 glycoengineered CHO(17 個 glycosyltransferase 敲除/嵌入組合)表現 10 種重組蛋白,HILIC-UPLC 得到 309 張 N-glycan 剖面、68 種結構。
每個 glycan 依 LinearCode 拆成特徵計數:核心 Fuc、末端 Manα1,2、α2,3/α2,6 Sia、bisecting GlcNAc、β1,6 分枝、末端 type-2 LacNAc 等。
8 種 lectin 對 10 類 N-glycan 特徵的專一性取自 Bojar et al. 2022(57 種 lectin 的機器學習註解)。p 值轉 z-score,構成結合規則矩陣(Table S3)。
LP = GP ×(特徵矩陣 × 結合規則)。再用 IgG / Fetuin B 的實驗 ELLA 做線性迴歸校正。IgG RMSE = 2.63×10−3,Fetuin B = 3.85×10−3。
ANN 學習「模擬 lectin → 真實 glycoprofile」。另用 Dirichlet 分布合成 30 張 Fetuin 型剖面(約 10% 訓練集),降低未見結構的假陽性。
文獻來源: Li H, Peralta AG, Schoffelen S, et al. LeGenD: determining N-glycoprofiles using an explainable AI-leveraged model with lectin profiling (bioRxiv 2024;PMC10996628)。結合規則依據 Bojar et al., ACS Chem. Biol. 2022。
此表對應文獻 Table S1:8 種 lectin 共同覆蓋約 10 類常見 N-glycan 特徵。點選 lectin 卡片或使用下拉選單。
輸入相對強度即可;程式會扣背景(若提供)並把 lectin 向量正規化為總和 1,與文獻 ELLA 處理一致。未填的 lectin 不參與重建。
欄位名稱可為 lectin, signal / intensity / MFI / OD / RFU,以及選填 background。
示範 lectin 訊號是用本頁與文獻相同的正向模型,由「文獻式參考 glycoprofile」模擬而來,因此重建結果可對照參考組成。這也重現 LeGenD 用模擬 lectin profile 訓練的邏輯。