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

　　糖基化模式隨細(xì)胞生物過程和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(diào)控作用。因此，活細(xì)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(zhì)糖基化過程及其功能的理解，而且有助于新型診斷標(biāo)志物和治療靶標(biāo)的甄定。

　　該研究組開創(chuàng)性提出一系列細(xì)胞表面聚糖的原位電化學(xué)、光學(xué)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(xiàn)了細(xì)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)，在細(xì)胞表面糖基的原位檢測領(lǐng)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(yīng)邀綜述了該領(lǐng)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(gòu)建了一種分級編碼策略(Hierarchical Coding Strategy, HieCo)。他們以細(xì)胞表面的腫瘤標(biāo)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(shè)計DNA序列和熒光基團(tuán)的標(biāo)記位點，結(jié)合適配體識別蛋白技術(shù)和糖代謝標(biāo)記技術(shù)，對糖蛋白的蛋白、聚糖兩個不同級別的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)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(xiàn)了由高級到低級的順序解碼，并提出癌細(xì)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(biāo)糖蛋白的真實分級結(jié)構(gòu)，并提供任意擴(kuò)展的單糖檢測通道，實現(xiàn)細(xì)胞生理狀態(tài)改變和上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)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(guān)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(xì)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(xué)生物學(xué)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(jìn)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(jìn)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(biāo)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(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，使該方法“具有專注于細(xì)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(biāo)記的類似系統(tǒng)走出了重要的一步”。

[來源：國家自然科學(xué)基金委]