近日，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院易文/朱強團隊在國際知名期刊JACS雜志上發(fā)表了題為“Chemoenzymatic Labeling, Detection and Profiling of Core Fucosylation in Live Cells”的研究論文。該研究利用糖基轉(zhuǎn)移酶GALT-1的高度特異性以及對改造底物非天然糖核苷酸的適配性，實現(xiàn)了對核心巖藻糖基化修飾的高選擇性和高靈敏度標記、熒光成像、富集和大規(guī)模鑒定等多功能的檢測。
核心巖藻糖基化是指α1,6-巖藻糖（fucose）附著在N-聚糖最內(nèi)層的N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)殘基上。大量研究表明該修飾在細胞信號傳導(dǎo)、細胞粘附、抗體依賴性細胞毒性（ADCC）以及腫瘤發(fā)生等生理過程中起著非常重要的作用。此外，特定腫瘤標志物蛋白上的核心巖藻糖基化修飾水平也可作為腫瘤早篩的重要依據(jù)。然而目前核心巖藻糖基化的檢測技術(shù)主要依賴于凝集素，廣泛使用的凝集素LCA(Lens culinaris agglutinin), AAL(Aleuria aurantia lectin), 和 AOL(Aspergillus oryzae lectin)均能與其他糖鏈發(fā)生交叉反應(yīng)。由于核心巖藻糖的免疫原性低，這些凝集素的檢測靈敏度還達不到臨床檢測的標準，這極大地限制了對核心巖藻糖功能的深度探究和廣泛應(yīng)用。因此，發(fā)展一種高靈敏度以及高特異性的標記、檢測和富集核心巖藻糖基化的方法尤為重要。
研究團隊使用線蟲來源的糖基轉(zhuǎn)移酶GALT-1作為酶標記方法的工具酶，設(shè)計并合成了帶有疊氮基團的底物UDP-Gal-6-N3，并結(jié)合點擊化學(xué)反應(yīng)將熒光基團或者生物素連接到核心巖藻糖基化修飾的蛋白上，實現(xiàn)對核心巖藻糖基化蛋白的精準標記（圖1A）。團隊首先通過體外糖標記反應(yīng)結(jié)合質(zhì)譜分析證實了GALT-1能催化底物UDP-Gal-6-N3連接到核心巖藻糖基化修飾上（圖1B）。該方法也可對細胞裂解液中的核心巖藻糖基化修飾蛋白（EGFR,AFP和E-Cad）進行高效標記，展現(xiàn)出較高的信噪比（圖1C）。此外，該標記策略還能對活細胞表面的核心巖藻糖基化蛋白標記及熒光成像。敲低細胞內(nèi)的核心巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶FUT8顯著降低了該方法對核心巖藻糖基化蛋白的標記，回補表達FUT8能完全恢復(fù)標記信號，表明GALT-1介導(dǎo)的核心巖藻糖基化標記具有高度特異性（圖1D和1E）。最后，團隊結(jié)合ELISA的方法對比了臨床肝癌病人和正常人血清中IgG蛋白含量以及IgG上的核心巖藻糖基化水平，發(fā)現(xiàn)IgG蛋白的核心巖藻糖基化水平在肝癌病人中顯著升高，而總的IgG蛋白含量沒有改變（圖1F和1G）。ROC曲線分析表明IgG蛋白的核心巖藻糖基化可作為肝癌早期診斷更為理想的標志物（圖1H）。
圖1. 化學(xué)酶聯(lián)標記方法檢測核心巖藻糖基化
總之，該研究開發(fā)了一種靈敏且高效的化學(xué)酶聯(lián)標記策略來檢測核心巖藻糖基化。該策略能對糖肽、蛋白質(zhì)、細胞裂解物、活細胞和血清中的核心巖藻糖基化蛋白進行高效且精準的標記、成像以及質(zhì)譜檢測，不僅有助于推動對核心巖藻糖基化生物學(xué)功能的深入探究，而且為臨床腫瘤的早期診斷提供了有力的化學(xué)工具。
該研究的第一通訊單位是浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院。百人計劃研究員朱強為論文的第一作者，易文教授和美國科學(xué)院院士Linda C. Hsieh-Wilson教授為論文的共同通訊作者。這項工作得到了國家自然科學(xué)基金委杰出青年基金項目、面上項目和青年項目的資助。
