蛋白糖基化是蛋白翻译后修饰之中最为复杂的一类修饰，在药物研发和新的药物靶点发现中有着十分重要的应用前景。核心岩藻糖基化，即α1,6-岩藻糖与N-聚糖最内部的N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)残基的连接。许多膜蛋白的核心岩藻糖基化与肿瘤生长、侵袭、转移和免疫逃避密切相关，抗体的核心岩藻糖基化会影响抗体的ADCC效应。近年来，核心岩藻糖基化在肿瘤的发生和新治疗靶标的发现中吸引了越来越多的关注。然而，目前核心岩藻糖修饰的研究工具十分有限。
针对上述难题，中国科学院上海药物研究所文留青课题组与周虎课题组合作开发了一种“可逆无痕”的标记策略，实现了对细胞表面核心岩藻糖基化的精准解析。相关研究工作于2022年10月12日以A Sensitive and Reversible Labeling Strategy Enables Global Mapping of the Core-Fucosylated Glycoproteome on Cell Surfaces为题在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.杂志，并被选为当期封面。
团队首先设计合成了生物素化探针分子3。研究发现，生物素化探针分子3仍然可以被突变型的糖苷内切酶EndoF3（可以特异识别核心岩藻糖结构）所识别。更重要的是，在检测核心岩藻糖结构时，生物素化探针分子3比传统的叠氮化探针分子2有着更好的灵敏度，比传统凝集素检测核心岩藻糖的方法灵敏度高50倍左右。团队进一步研究发现，生物素化探针分子3（具有很大的修饰的基团）标记的糖肽，在通过链霉亲和素富集之后，仍然可以被野生型的糖苷内切酶EndoF3切割，实现无痕释放。所释放的肽段可以被质谱捕获，从而实现核心岩藻糖基化位点的精准解析。
团队应用该策略系统地分析了两种乳腺癌细胞系MDA-MB-231 and MCF7（高侵袭和低侵袭的癌症类型）核心岩藻糖基化蛋白的组学。科研人员在两种细胞系中都发现了大量与细胞迁移、细胞粘附和基质组织相关的糖蛋白，支持了先前的发现，即核心岩藻糖基化通过调节许多重要的细胞膜相关蛋白的功能进而促进肿瘤生长、侵袭和转移。进一步研究发现，在高侵袭的乳腺癌细胞模型中，核心岩藻糖基化的蛋白种类和位点数目有着明显的提高。而在高侵袭的乳腺癌细胞中，某些关键蛋白的特殊位点出现了核心岩藻糖基化。这暗示了这些新发位点可能与乳腺癌的侵袭迁移相关。该项工作将推动核心岩藻糖基化在各种生物学和病理过程中作用机制的研究，同时也加速“无痕切割”策略在其他糖基化位点精准解析中的应用。
上海药物所文留青课题组助理研究员田银平和周虎课题组博士研究生王宇秋为论文的共同第一作者。上海药物所文留青研究员和周虎研究员为论文共同通讯作者。该项研究获得国家自然科学基金、临港实验室和上海市糖专项的资助。
全文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202206802
