鞠熀先教授課題組在細胞聚糖成像研究領(lǐng)域取得重要進展
時間：2021-04-11 14:46:02學(xué)院：化學(xué)化工學(xué)院學(xué)校：南京大學(xué)
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??? 聚糖作為細胞基本組分之一，參與細胞粘附、細胞間通訊、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、受體激活以及細胞內(nèi)吞等一系列重要的生物學(xué)過程。蛋白質(zhì)的糖基化不僅增加了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，也增加了功能的多樣性。特定蛋白上的糖型表達與細胞特定生理功能間有密切聯(lián)系，糖基化的動態(tài)變化也反映疾病進程和狀態(tài)。因此，細胞表面糖基與特定蛋白上的糖型檢測是當(dāng)前生命分析化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。
??? 我院鞠熀先教授課題組自2007年承擔(dān)國家自然科學(xué)基金重大研究計劃以來，積極開展這一挑戰(zhàn)性課題的研究，先后在該計劃與973項目、國家自然科學(xué)基金重點項目資助下，通過設(shè)計一系列分子識別和標(biāo)記新體系與兩表面一分子競爭識別策略，提出多種細胞表面糖基原位檢測的系列方法（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7224等），實現(xiàn)了細胞表面多種聚糖的動態(tài)監(jiān)測（Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6465等）。Nat. China曾對其工作作亮點介紹，MIT學(xué)者在Acc. Chem. Res. (2014)評價該組工作稱“鞠組做出了這個領(lǐng)域的一項奠基性工作”。
??? 2015年以來，該研究組在細胞表面特定糖蛋白上糖型的成像方法學(xué)研究方面取得重要進展（ Chem. Sci. 2015, 6, 3769; Chem. Sci. 2016, 7, 569； Anal. Chem. 2016, 88, 2923-2928）。近期，他們利用上轉(zhuǎn)換納米材料（UNP）的近紅外單色激發(fā)、多色發(fā)射的特點，結(jié)合糖代謝標(biāo)記技術(shù)，通過在細胞表面的特定蛋白位點上建立單激發(fā)-雙通道的發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移體系（D-LRET），實現(xiàn)了特定糖蛋白上兩種單糖的同時成像，于2016年3月22日在線發(fā)表（ Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201601233）。
??? 這一單激發(fā)雙色成像策略由該課題組13級碩士研究生吳娜為第一作者、丁霖副教授和鞠熀先教授為通訊作者提出。他們以UNP為能量供體，通過適體的靶向識別作用標(biāo)記到特定蛋白上；兩種熒光受體分子通過click反應(yīng)分別標(biāo)記到細胞表面的兩種糖基上。在980 nm激發(fā)下，UNP產(chǎn)生兩個通道的發(fā)射光，分別與一定距離內(nèi)的兩種能量受體發(fā)生能量共振轉(zhuǎn)移，通過點亮熒光受體分子指示目標(biāo)糖基在該蛋白上的表達（圖1）。該工作以腫瘤標(biāo)志物黏蛋白MUC1為模型，對該蛋白上O-聚糖糖鏈的終止糖巖藻糖及唾液酸進行了同時成像，對比了三種乳腺上皮細胞系上終止糖的表達模式（圖2），并進一步以O(shè)-聚糖的糖鏈起始糖N-乙酰半乳糖作為內(nèi)標(biāo)糖，獲得三種不同細胞系的MUC1上經(jīng)代謝標(biāo)記的巖藻糖與唾液酸的相對表達比值。該策略為研究糖基化過程的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制提供了有力的工具，有助于開發(fā)新的基于聚糖表達的腫瘤標(biāo)志物和治療靶標(biāo)，被兩位審稿人分別評價為非常重要（Very important, top 5%）和高度重要（Highly important, top 20%）。這也是該課題組在細胞功能分子檢測方法學(xué)研究領(lǐng)域的一項重要進展。
圖1. 在細胞表面的特定蛋白上構(gòu)建D-LRET體系用于雙糖的同時成像
圖2. 三種不同乳腺上皮細胞表面MUC1上巖藻糖和唾液酸的同時成像
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