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)、功能以及細胞識別和信號傳導(dǎo)等過程，與細胞生理狀態(tài)的動態(tài)響應(yīng)、疾病的進程和狀態(tài)密切相關(guān)。因此，對活細胞表面特定蛋白糖型的原位檢測有助于加深對糖基化機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。
南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)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，先后在國家自然科學(xué)基金重大研究計劃、重點項目和973項目資助下，通過設(shè)計兩表面一分子競爭識別策略和聚糖電化學(xué)檢測芯片，提出細胞表面糖基原位檢測的系列方法（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。同時，通過組裝P-糖蛋白抗體功能化仿生界面，提出電極界面上細胞檢測新方法；并引入“化學(xué)選擇性聚糖識別”，提出細胞表面多種聚糖的同時定量和聚糖密度的分析策略，是2016年江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎的主要內(nèi)容。2015年以來，該研究組在細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）標記半乳糖氧化酶（GO），利用Apt識別細胞表面特定蛋白質(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，實現(xiàn)了活細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）。
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MCF-7和T47D細胞上MUC1的末端半乳糖/N-乙酰半乳糖胺進行成像
該局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略由14級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的特異性識別將亞鐵氰化鉀抑制的GO定位至MUC1上。然后用鐵氰化鉀激活GO，催化氧化細胞表面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標記在目標Gal/GalNAc上，用化學(xué)反應(yīng)活性作為信號報告系統(tǒng)，實現(xiàn)了活細胞表面特定蛋白糖型的原位檢測（圖1，2）。與通常糖代謝標記技術(shù)相比，局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略僅對目標蛋白上聚糖進行標記，標記過程與細胞自身功能無關(guān)，避免了“代謝效率”的異質(zhì)性問題，為不同細胞系特定蛋白上糖型表達的研究提供了重要工具和方法模型。這是該課題組在細胞功能分子檢測方法學(xué)研究領(lǐng)域的又一項重要進展。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201703406/full
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