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(xì)胞識(shí)別和信號(hào)傳導(dǎo)等過(guò)程，與細(xì)胞生理狀態(tài)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、疾病的進(jìn)程和狀態(tài)密切相關(guān)。因此，對(duì)活細(xì)胞表面特定蛋白糖型的原位檢測(cè)有助于加深對(duì)糖基化機(jī)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(biāo)。

　　南京大學(xué)生命分析化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的鞠熀先教授研究組自2007年以來(lái)，針對(duì)這一挑戰(zhàn)性課題，先后在國(guó)家自然科學(xué)基金和973項(xiàng)目資助下，通過(guò)設(shè)計(jì)兩表面一分子競(jìng)爭(zhēng)識(shí)別策略和聚糖電化學(xué)檢測(cè)芯片，提出細(xì)胞表面糖基原位檢測(cè)的奠基性工作(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(jiǎng)。同時(shí)，他們通過(guò)組裝P-糖蛋白抗體功能化仿生界面，提出電極界面上細(xì)胞檢測(cè)的新方法;并引入“化學(xué)選擇性聚糖識(shí)別”，提出細(xì)胞表面多種聚糖的同時(shí)定量和聚糖密度的分析策略，該工作是2016年江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)的主要內(nèi)容。2015年以來(lái)，該研究組在細(xì)胞表面特定蛋白糖型的成像方法學(xué)研究方面取得重要的進(jìn)展，發(fā)展了特定蛋白質(zhì)上的糖基與多種糖型原位檢測(cè)的系列方法(Chem. Sci., 2015, 6, 3769; Chem. Sci., 2016, 7, 569; Anal. Chem., 2016, 88, 2923; Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 5220)。近日，他們用核酸適配體(Apt)標(biāo)記半乳糖氧化酶(GO)，利用Apt識(shí)別細(xì)胞表面的特定蛋白質(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(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞表面特定蛋白的糖型成像。相關(guān)工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。

圖1. 局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略的原理示意圖

　　該局域聚糖化學(xué)重構(gòu)工作的第一作者是2014級(jí)碩士研究生惠晶晶，丁霖副教授和鞠熀先教授為通訊作者。他們以MUC1黏蛋白為研究模型，首先利用Apt與MUC1的特異性識(shí)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(xì)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(guò)醛基-生物素酰肼的快速反應(yīng)將FITC標(biāo)記在目標(biāo)Gal/GalNAc上，用化學(xué)反應(yīng)活性作為信號(hào)報(bào)告系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞表面特定蛋白糖型的原位檢測(cè)。與通常的糖代謝標(biāo)記技術(shù)相比，局域聚糖化學(xué)重構(gòu)策略操作簡(jiǎn)單，僅對(duì)目標(biāo)蛋白上的聚糖進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記過(guò)程與細(xì)胞自身功能無(wú)關(guān)，避免了“代謝效率”的異質(zhì)性問(wèn)題，為不同細(xì)胞系特定蛋白上糖型表達(dá)的研究提供了重要的工具和方法模型。這是該課題組在細(xì)胞功能分子原位檢測(cè)方法學(xué)研究領(lǐng)域的又一項(xiàng)重要進(jìn)展。