鞠熀先課題組提出細胞表面特定蛋白上糖型示蹤的分級編碼策略
糖基化是一種重要的蛋白翻譯后修飾過程，賦予蛋白在結(jié)構(gòu)和功能上的復雜性和多樣性，并調(diào)控蛋白和宿主細胞的信號傳導過程。因此，活細胞表面特定蛋白上糖型的原位示蹤不僅能夠加深對蛋白質(zhì)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。
生命分析化學國家重點實驗室的鞠熀先教授課題組開創(chuàng)性地從事細胞聚糖原位分析方法學研究已經(jīng)十年，在細胞表面糖基的原位檢測領(lǐng)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），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; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 8139），實現(xiàn)了細胞表面神經(jīng)節(jié)苷脂的定量、亞型篩查與再生分析（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 785），并綜述了該領(lǐng)域的發(fā)展前沿與趨勢（Acc. Chem. Res. 2018, 51, 890）。近期，他們利用DNA序列的編碼功能，構(gòu)建了一種分級編碼策略（Hierarchical Coding Strategy, HieCo），通過對活細胞表面糖蛋白的蛋白與聚糖分級編碼與解碼，實現(xiàn)了不同癌細胞表面特定蛋白上多種單糖的同時成像，并用于上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中糖型變化的動態(tài)監(jiān)測。該工作已于2018年7月24日在線發(fā)表（Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201807054）。
HieCo成像策略由該課題組16級博士研究生李思橋為第一作者，丁霖教授和鞠熀先教授為通訊作者提出。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（Sia）和巖藻糖（Fuc）為對象，通過巧妙地設(shè)計DNA序列和熒光基團的標記位點，結(jié)合適配體識別蛋白技術(shù)和糖代謝標記-點擊化學技術(shù)，對糖蛋白的蛋白-聚糖兩個亞結(jié)構(gòu)單元進行分別編碼（P為蛋白編碼；G1, G3分別為兩種聚糖的編碼）。在利用DNA技術(shù)將編碼進行掩蔽后，通過序列I與時間編碼（T）的雜交引發(fā)解碼過程，實現(xiàn)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（圖1）。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(jié)構(gòu)，并提供任意擴展的單糖檢測通道，實現(xiàn)細胞生理狀態(tài)改變和上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中兩種單糖變化的動態(tài)監(jiān)測（圖2），為揭示與聚糖相關(guān)的生命過程提供了重要工具。
圖1. 分級編碼策略用于活細胞表面特定蛋白的糖型成像
圖2. （A）基于分級編碼策略對三種不同細胞表面MUC1的唾液酸和巖藻糖進行同時成像，（B）MCF-7細胞在上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的MUC1糖型變化
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