鞠熀先團隊頂級期刊發(fā)文 細胞表面聚糖檢測新成果

在國家自然科學基金項目項目(項目編號：90713015、91213301、91413118、21135002、21635005)等資助下，南京大學鞠熀先、丁霖教授研究團隊通過十余年的持續(xù)研究，在細胞表面聚糖檢測領域取得系列開創(chuàng)性研究成果。

　　糖基化模式隨細胞生物過程和信號轉導通路的改變而發(fā)生明顯的動態(tài)變化，并對多種重要的生物過程具有調控作用。因此，活細胞表面以及特定蛋白上糖型的原位示蹤不僅能夠加深對蛋白質糖基化過程及其功能的理解，而且有助于新型診斷標志物和治療靶標的甄定。

　　該研究組開創(chuàng)性提出一系列細胞表面聚糖的原位電化學、光學與掃描成像檢測方法(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)，發(fā)展了特定蛋白上聚糖原位檢測的多種方法(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5220;Chem. Sci. 2016, 7, 569;Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 8139)，實現了細胞表面神經節(jié)苷脂的定量、亞型篩查與再生分析(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 785)，在細胞表面糖基的原位檢測領域提出了奠基性成果(Acc. Chem. Res. 2014, 47, 979 by Prof. M. S. Strano at Massachusetts Institute of Technology)，并應邀綜述了該領域的發(fā)展前沿與趨勢(Acc. Chem. Res. 2018, 51, 890)。

　　近期，該研究組利用DNA序列的編碼功能，構建了一種分級編碼策略(Hierarchical Coding Strategy, HieCo)。他們以細胞表面的腫瘤標志物粘蛋白MUC1為模型，O-聚糖糖鏈末端的唾液酸和巖藻糖為對象，巧妙地設計DNA序列和熒光基團的標記位點，結合適配體識別蛋白技術和糖代謝標記技術，對糖蛋白的蛋白、聚糖兩個不同級別的結構單元進行分別編碼和掩蔽，利用啟動序列與時間編碼的雜交引發(fā)解碼過程，實現了由高級到低級的順序解碼，并提出癌細胞表面MUC1上兩種單糖的同時成像方法。與已有的蛋白特異性糖型成像策略相比，該方法可反映目標糖蛋白的真實分級結構，并提供任意擴展的單糖檢測通道，實現細胞生理狀態(tài)改變和上皮細胞-間充質轉化過程中兩種單糖變化的動態(tài)監(jiān)測，為揭示與聚糖相關的生命過程提供了重要工具。

　　這一研究成果以“A hierarchical coding strategy for live cell imaging of protein-specific glycoforms”(分級編碼策略用于活細胞表面蛋白特異性糖型的成像)為題發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 12007-12011(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201807054)。日本糖化學生物學專家Tadashi Suzuki教授在Nature的News and Views專欄以《DNA tags used to image sugar-bearing proteins on cells》為題對該工作進行了介紹和評論(Nature 2018, 561, 38-40)。該文指出：鞠、丁課題組提出的對聚糖進行DNA編碼的方法“解決了同時檢測特定蛋白上多種聚糖的難題”;“由于作為標簽的DNA序列在理論上可以有無窮多，該方法可以被拓展為多種聚糖的同時檢測”;并且，所使用的DNA不會被轉運到細胞內，使該方法“具有專注于細胞表面蛋白研究的優(yōu)點”。Suzuki教授在評論中高度評價鞠、丁課題組的工作“具有很大的潛力，為發(fā)展綠色熒光蛋白標記的類似系統走出了重要的一步”。

[來源：國家自然科學基金委]