南京大学化学与化工学院分析化学鞠熀先

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鞠熀先课题组提出细胞表面特定蛋白上糖型示踪的分级编码策略

糖基化是一种重要的蛋白翻译后修饰过程，赋予蛋白在结构和功能上的复杂性和多样性，并调控蛋白和宿主细胞的信号传导过程。因此，活细胞表面特定蛋白上糖型的原位示踪不仅能够加深对蛋白质糖基化过程及其功能的理解，而且有助于新型诊断标志物和治疗靶标的甄定。
    生命分析化学国家重点实验室的鞠熀先教授课题组开创性地从事细胞聚糖原位分析方法学研究已经十年，在细胞表面糖基的原位检测领域提出了奠基性成果（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7224；Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6465；Anal. Chem. 2012, 84, 1452；Chem. Sci. 2015, 6, 3769），发展了特定蛋白上聚糖原位检测的多种方法（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5220; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 8139），实现了细胞表面神经节苷脂的定量、亚型筛查与再生分析（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 785），并综述了该领域的发展前沿与趋势（Acc. Chem. Res. 2018, 51, 890）。近期，他们利用DNA序列的编码功能，构建了一种分级编码策略（Hierarchical Coding Strategy, HieCo），通过对活细胞表面糖蛋白的蛋白与聚糖分级编码与解码，实现了不同癌细胞表面特定蛋白上多种单糖的同时成像，并用于上皮细胞-间充质转化过程中糖型变化的动态监测。该工作已于2018年7月24日在线发表（Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201807054）。
    HieCo成像策略由该课题组16级博士研究生李思桥为第一作者，丁霖教授和鞠熀先教授为通讯作者提出。他们以细胞表面的肿瘤标志物粘蛋白MUC1为模型，O-聚糖糖链末端的唾液酸（Sia）和岩藻糖（Fuc）为对象，通过巧妙地设计DNA序列和荧光基团的标记位点，结合适配体识别蛋白技术和糖代谢标记-点击化学技术，对糖蛋白的蛋白-聚糖两个亚结构单元进行分别编码（P为蛋白编码；G1, G3分别为两种聚糖的编码）。在利用DNA技术将编码进行掩蔽后，通过序列I与时间编码（T）的杂交引发解码过程，实现由高级到低级的顺序解码，并提出癌细胞表面MUC1上两种单糖的同时成像方法（图1）。与已有的蛋白特异性糖型成像策略相比，该方法可反映目标糖蛋白的真实分级结构，并提供任意扩展的单糖检测通道，实现细胞生理状态改变和上皮细胞-间充质转化过程中两种单糖变化的动态监测，为揭示与聚糖相关的生命过程提供了重要工具。

图1. 分级编码策略用于活细胞表面特定蛋白的糖型成像