生命科学学院易文/朱强团队开发高效标记和鉴定核心岩藻糖基化的新策略

　　

近日，浙江大学生命科学学院易文/朱强团队在国际知名期刊JACS杂志上发表了题为“Chemoenzymatic Labeling, Detection and Profiling of Core Fucosylation in Live Cells”的研究论文。该研究利用糖基转移酶GALT-1的高度特异性以及对改造底物非天然糖核苷酸的适配性，实现了对核心岩藻糖基化修饰的高选择性和高灵敏度标记、荧光成像、富集和大规模鉴定等多功能的检测。

核心岩藻糖基化是指α1,6-岩藻糖（fucose）附着在N-聚糖最内层的N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)残基上。大量研究表明该修饰在细胞信号传导、细胞粘附、抗体依赖性细胞毒性（ADCC）以及肿瘤发生等生理过程中起着非常重要的作用。此外，特定肿瘤标志物蛋白上的核心岩藻糖基化修饰水平也可作为肿瘤早筛的重要依据。然而目前核心岩藻糖基化的检测技术主要依赖于凝集素，广泛使用的凝集素LCA(Lens culinaris agglutinin), AAL(Aleuria aurantia lectin), 和 AOL(Aspergillus oryzae lectin)均能与其他糖链发生交叉反应。由于核心岩藻糖的免疫原性低，这些凝集素的检测灵敏度还达不到临床检测的标准，这极大地限制了对核心岩藻糖功能的深度探究和广泛应用。因此，发展一种高灵敏度以及高特异性的标记、检测和富集核心岩藻糖基化的方法尤为重要。

研究团队使用线虫来源的糖基转移酶GALT-1作为酶标记方法的工具酶，设计并合成了带有叠氮基团的底物UDP-Gal-6-N₃，并结合点击化学反应将荧光基团或者生物素连接到核心岩藻糖基化修饰的蛋白上，实现对核心岩藻糖基化蛋白的精准标记（图1A）。团队首先通过体外糖标记反应结合质谱分析证实了GALT-1能催化底物UDP-Gal-6-N₃连接到核心岩藻糖基化修饰上（图1B）。该方法也可对细胞裂解液中的核心岩藻糖基化修饰蛋白（EGFR,AFP和E-Cad）进行高效标记，展现出较高的信噪比（图1C）。此外，该标记策略还能对活细胞表面的核心岩藻糖基化蛋白标记及荧光成像。敲低细胞内的核心岩藻糖基转移酶FUT8显著降低了该方法对核心岩藻糖基化蛋白的标记，回补表达FUT8能完全恢复标记信号，表明GALT-1介导的核心岩藻糖基化标记具有高度特异性（图1D和1E）。最后，团队结合ELISA的方法对比了临床肝癌病人和正常人血清中IgG蛋白含量以及IgG上的核心岩藻糖基化水平，发现IgG蛋白的核心岩藻糖基化水平在肝癌病人中显著升高，而总的IgG蛋白含量没有改变（图1F和1G）。ROC曲线分析表明IgG蛋白的核心岩藻糖基化可作为肝癌早期诊断更为理想的标志物（图1H）。

图1. 化学酶联标记方法检测核心岩藻糖基化

总之，该研究开发了一种灵敏且高效的化学酶联标记策略来检测核心岩藻糖基化。该策略能对糖肽、蛋白质、细胞裂解物、活细胞和血清中的核心岩藻糖基化蛋白进行高效且精准的标记、成像以及质谱检测，不仅有助于推动对核心岩藻糖基化生物学功能的深入探究，而且为临床肿瘤的早期诊断提供了有力的化学工具。

该研究的第一通讯单位是浙江大学生命科学学院。****研究员朱强为论文的第一作者，易文教授和美国科学院院士Linda C. Hsieh-Wilson教授为论文的共同通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金委杰出青年基金项目、面上项目和青年项目的资助。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c09303