鞠熀先教授課題組在細(xì)胞表面聚糖原位檢測(cè)研究再獲重要進(jìn)展
糖基化是普遍存在的翻譯后修飾，蛋白質(zhì)的糖基化模式?jīng)Q定了其結(jié)構(gòu)、功能以及細(xì)胞識(shí)別和信號(hào)傳導(dǎo)等過程，與細(xì)胞生理狀態(tài)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、疾病的進(jìn)程和狀態(tài)密切相關(guān)。因此，對(duì)活細(xì)胞表面特定蛋白糖型的原位檢測(cè)有助于加深對(duì)糖基化機(jī)制和蛋白功能的理解，也可為疾病特別是癌癥的診斷和治療提供靶標(biāo)。
我院鞠熀先教授課題組自2007年以來，積極開展這一挑戰(zhàn)性課題的研究，先后在國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、重點(diǎn)項(xiàng)目和973項(xiàng)目資助下，通過設(shè)計(jì)兩表面一分子競(jìng)爭(zhēng)識(shí)別策略和聚糖電化學(xué)檢測(cè)芯片，提出細(xì)胞表面糖基原位檢測(cè)的系列方法（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7224; Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6465等），曾獲2013年教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。同時(shí)，通過組裝P-糖蛋白抗體功能化仿生界面，提出電極界面上細(xì)胞檢測(cè)新方法；并引入“化學(xué)選擇性聚糖識(shí)別”，提出細(xì)胞表面多種聚糖的同時(shí)定量和聚糖密度的分析策略，是2016年江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)的主要內(nèi)容。2015年以來，該研究組在細(xì)胞表面特定蛋白糖型的成像方法學(xué)研究方面取得重要進(jìn)展，發(fā)展了特定蛋白質(zhì)上的糖基與多種糖型的原位檢測(cè)方法（Chem. Sci. 2015, 6, 3769; Chem. Sci. 2016, 7, 569; Anal. Chem. 2016, 88, 2923; Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5220）。近期，他們用核酸適配體（Apt）標(biāo)記半乳糖氧化酶（GO），利用Apt識(shí)別細(xì)胞表面特定蛋白質(zhì)和GO的活性“開關(guān)”，構(gòu)建了一種局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞表面特定蛋白的糖型成像，于2017年5月29日在線發(fā)表（Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201703406）。
該局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略由14級(jí)碩士研究生惠晶晶為第一作者、丁霖副教授和鞠熀先教授為通訊作者提出。他們以MUC1黏蛋白為研究模型，首先利用Apt與MUC1的特異性識(shí)別將亞鐵***抑制的GO定位至MUC1上。然后用鐵***激活GO，催化氧化細(xì)胞表面MUC1的末端半乳糖/N-乙酰半乳糖胺（Gal/GalNAc）生成醛基，通過醛基-生物素酰肼的快速反應(yīng)將FITC標(biāo)記在目標(biāo)Gal/GalNAc上，用化學(xué)反應(yīng)活性作為信號(hào)報(bào)告系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞表面特定蛋白糖型的原位檢測(cè)（圖1，2）。與通常糖代謝標(biāo)記技術(shù)相比，局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略僅對(duì)目標(biāo)蛋白上聚糖進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記過程與細(xì)胞自身功能無關(guān)，避免了“代謝效率”的異質(zhì)性問題，為不同細(xì)胞系特定蛋白上糖型表達(dá)的研究提供了重要工具和方法模型。這是該課題組在細(xì)胞功能分子檢測(cè)方法學(xué)研究領(lǐng)域的又一項(xiàng)重要進(jìn)展。
圖1. 局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略的原理示意圖
圖2. 利用局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略對(duì)MCF-7和T47D細(xì)胞上MUC1的
末端半乳糖/N-乙酰半乳糖胺進(jìn)行成像
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