鞠熀先在细胞表面聚糖检测领域取得系列研究成果

kejibu

在国家自然科学基金项目项目（项目编号：90713015、91213301、91413118、21135002、21635005）等资助下，南京大学鞠熀先、丁霖教授研究团队通过十余年的持续研究，在细胞表面聚糖检测领域取得系列开创性研究成果。
    糖基化模式随细胞生物过程和信号转导通路的改变而发生明显的动态变化，并对多种重要的生物过程具有调控作用。因此，活细胞表面以及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。
    该研究组开创性提出一系列细胞表面聚糖的原位电化学、光学与扫描成像检测方法（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），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；Chem. Sci. 2016, 7, 569；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），在细胞表面糖基的原位检测领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），并应邀综述了该领域的发展前沿与趋势（Acc. Chem. Res. 2018, 51, 890）。
    近期，该研究组利用DNA序列的编码功能，构建了一种分级编码策略（Hierarchical Coding Strategy, HieCo）。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和岩藻糖为对象，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技术，对糖蛋白的蛋白、聚糖两个不同级别的结构单元进行分别编码和掩蔽，利用启动序列与时间编码的杂交引发解码过程，实现了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。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。
    这一研究成果以“A hierarchical coding strategy for live cell imaging of protein-specific glycoforms”(分级编码策略用于活细胞表面蛋白特异性糖型的成像)为题发表于Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 12007-12011（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201807054）。日本糖化学生物学专家Tadashi Suzuki教授在Nature的News and Views专栏以《DNA tags used to image sugar-bearing proteins on cells》为题对该工作进行了介绍和评论（Nature 2018, 561, 38-40）。该文指出：鞠、丁课题组提出的对聚糖进行DNA编码的方法“解决了同时检测特定蛋白上多种聚糖的难题”；“由于作为标签的DNA序列在理论上可以有无穷多，该方法可以被拓展为多种聚糖的同时检测”；并且，所使用的DNA不会被转运到细胞内，使该方法“具有专注于细胞表面蛋白研究的优点”。Suzuki教授在评论中高度评价鞠、丁课题组的工作“具有很大的潜力，为发展绿色荧光蛋白标记的类似系统走出了重要的一步”。