糖分子的結(jié)構(gòu)信息承載著大量生物學(xué)功能，在生命過(guò)程中具有重要作用。然而，糖結(jié)構(gòu)具有高度異質(zhì)且復(fù)雜的分支拓?fù)洹Ｒ虼?，糖結(jié)構(gòu)解析被學(xué)界認(rèn)為是糖科學(xué)領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的難題之一。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所研究團(tuán)隊(duì)提出納米孔糖測(cè)序—碎片拼接測(cè)序策略，展示了分支聚糖拼接測(cè)序的概念驗(yàn)證工作，為復(fù)雜聚糖的單分子、自動(dòng)化結(jié)構(gòu)解析提供了研究范式。

糖測(cè)序碎片拼接策略遵循“分解—識(shí)別—重構(gòu)”的技術(shù)路線，將復(fù)雜聚糖測(cè)序問(wèn)題轉(zhuǎn)化為碎片識(shí)別與結(jié)構(gòu)拼接問(wèn)題，并結(jié)合納米孔單分子檢測(cè)的高精度優(yōu)勢(shì)與人工智能算法的高效解析能力，構(gòu)建出一套基于拼接測(cè)序策略的納米孔聚糖自動(dòng)化測(cè)序流程。研究團(tuán)隊(duì)面向復(fù)雜樣品中聚糖碎片的自動(dòng)化、高通量識(shí)別，進(jìn)一步構(gòu)建了一套機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的電信號(hào)解析體系。該機(jī)器學(xué)習(xí)模型可在模擬水解體系中，穩(wěn)定識(shí)別出全部目標(biāo)聚糖碎片，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜電信號(hào)數(shù)據(jù)的可靠分類，為納米孔聚糖測(cè)序中大規(guī)模單分子電信號(hào)數(shù)據(jù)的智能化解析提供了關(guān)鍵技術(shù)底座。

隨后，研究團(tuán)隊(duì)將“結(jié)構(gòu)重建”這一步驟從經(jīng)驗(yàn)推斷升級(jí)為可計(jì)算、可驗(yàn)證的邏輯推演，構(gòu)建了基于集合論的計(jì)算拼接框架，用于從聚糖碎片的結(jié)構(gòu)信息中反向重構(gòu)完整聚糖序列。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將該邏輯重組引擎嵌入自動(dòng)化拼接測(cè)序流程，形成“信號(hào)識(shí)別—結(jié)構(gòu)推斷—序列重建”閉環(huán)式納米孔糖拼接測(cè)序體系，并以分支型N-聚糖為模型體系進(jìn)行了概念驗(yàn)證。測(cè)序結(jié)果經(jīng)主流質(zhì)譜與核磁共振分析驗(yàn)證，證明了該測(cè)序流程的準(zhǔn)確性與可重復(fù)性。在結(jié)構(gòu)相似的N-聚糖、不同類型的直鏈聚糖以及細(xì)胞裂解液等三類干擾背景下，該策略仍可從復(fù)雜碎片集合中準(zhǔn)確重建其整體結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出該策略在復(fù)雜聚糖結(jié)構(gòu)解析中的廣泛應(yīng)用潛力。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院、上海市的支持。