鞠熀先教授課題組在細胞表面糖鏈的原位檢測策略研究再獲重要進展
神經(jīng)節(jié)苷脂是細胞表面糖鏈的一種重要分子形態(tài)，包含一個或多個唾液酸末端寡糖鏈，通過神經(jīng)酰胺部分的烷烴鏈嵌在細胞膜上，在高特異性酶作用下增減糖單元，動態(tài)地在細胞表面合成和降解，調(diào)節(jié)細胞結(jié)構(gòu)、細胞粘附和信號傳導，并作為微生物毒素、細菌和病毒的受體，與細胞生命過程密切相關(guān)。神經(jīng)節(jié)苷脂異常的糖基化通路與遺傳性疾病、腫瘤組織惡性轉(zhuǎn)化等疾病相關(guān)。不同亞型的神經(jīng)節(jié)苷脂異常過表達還與腫瘤的類型和進程密切相關(guān)。因此，篩查細胞表面的神經(jīng)節(jié)苷脂對揭示其相關(guān)的生物過程和潛在的腫瘤進程具有重要的意義。
我校生命分析化學國家重點實驗室的鞠熀先教授課題組從事細胞表面糖鏈研究已經(jīng)十年，在細胞表面糖基的原位檢測方法學研究領(lǐng)域提出了奠基性的成果（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7224；Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6465; Anal. Chem. 2010, 82, 5804; Anal. Chem. 2012, 84, 1452；Chem. Sci. 2015, 6, 3769）。近兩年該研究組發(fā)展了特定蛋白質(zhì)上糖基的多種原位檢測方法(Chem. Sci. 2016, 7, 569，Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5220; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 8139)。近期，他們針對神經(jīng)節(jié)苷脂研究的迫切需求，設計了一對具有非破壞性提取和疏水收集功能的浮力微球探針，實現(xiàn)了細胞表面神經(jīng)節(jié)苷脂的定量、亞型篩查與再生分析，于2017年12月4日在線發(fā)表（Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie. 201710984）。
該研究工作由助理研究員陳云龍為第一作者，鞠熀先教授為通訊作者于10月25日投稿，11月13日預錄用。他們構(gòu)建的一對功能化浮力微球包括提取探針和收集探針（圖1）。提取探針以馬來酰亞胺修飾的二氧化硅浮力微球為基底，在其上共價結(jié)合具有核酸內(nèi)切酶切割位點和硼酸末端的DNA分子，通過硼酸與細胞表面唾液酸的共價識別作用，將細胞表面包含唾液酸的生物分子通過浮力提取。在核酸內(nèi)切酶的作用下，被提取的生物分子被釋放到溶液中，并由十八烷硅烷化的收集探針通過疏水作用收集其中的結(jié)合有核酸碎片的神經(jīng)節(jié)苷脂，進一步利用體外雜交鏈反應對神經(jīng)節(jié)苷脂進行熒光定量。用唾液酸剪切酶切除收集探針上收集的神經(jīng)節(jié)苷脂中的唾液酸殘基，通過熒光標記的凝集素識別殘留聚糖，該工作發(fā)展了細胞表面神經(jīng)節(jié)苷脂亞型的篩選鑒定方法，并第一次提出三種神經(jīng)節(jié)苷脂亞型（圖2）。利用提取探針對細胞表面唾液酸包含物進行不同程度地提取，可用這兩種探針對細胞表面神經(jīng)節(jié)苷脂的再生過程進行監(jiān)測。與已有的神經(jīng)節(jié)苷脂分析方法相比，該方法無需細胞破碎及其它預處理，首次實現(xiàn)了細胞表面神經(jīng)節(jié)苷脂的定量篩查、亞類鑒定和再生分析，為揭示神經(jīng)節(jié)苷脂相關(guān)的生命過程提供了重要工具。
圖1. 功能浮力微球探針的制備（A）和細胞表面神經(jīng)節(jié)苷脂定量分析原理（B）
圖2. 細胞表面神經(jīng)節(jié)苷脂亞型的鑒定原理（A）和分析結(jié)果（B-D）
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