親和标記（Affinity labeling）蛋白是生命科學領域中的重要檢測和分析工具。例如，針對蛋白的高親和力單克隆抗體可在不同實驗場景下實現蛋白質的精準靈敏檢測。糖質（Glycans），作為一類重要的生物大分子，承載了豐富的生命信息1。對糖質進行有效的親和标記是在不同生物學系統中探索糖質功能的重要技術前提。然而，由于糖質的免疫原性較低，針對聚糖的高親和力抗體十分稀少2。凝集素作為一類天然存在的糖質結合蛋白，雖已被廣泛用于糖質親和标記，但其底物特異性較低，限制了其在糖質功能研究中的應用前景3。唾液酸（Sialic acids）是一類帶有負電的九碳糖。作為封端糖，唾液酸常以不同的鍵連形式（如α2,3、α2,6或α2,8）連接在糖鍊末端，在細胞遷移、病原體感染和腫瘤免疫調節等生物學過程中具有重要功能4,5。然而，對唾液酸化糖質進行連接方式特異的精準親和标記仍十分困難。
為了解決上述問題，beat365官方网站、北大合成與功能生物分子中心、北大-清華生命聯合中心陳興/戴鵬團隊于2025年2月7日在Nature Communications期刊上在線發表了題為Mutant glycosidases for labeling sialoglycans with high specificity and affinity的研究論文。該工作報道了一類基于糖基水解酶突變策略的唾液酸化糖質親和标記工具GRABs（Glycan recombinant affinity binders）。
作者利用了唾液酸酶這類自然界中經過長時間進化出的能夠高效識别唾液酸化糖質的蛋白質，從肺炎鍊球菌唾液酸酶（SpNanA）和瘤胃球菌唾液酸酶（RgNanH）催化結構域出發，在其保守的催化機理基礎上，采用理性設計的方式進行小規模突變篩選，分别獲得了識别各種連接方式和特異性識别α2,3連接唾液酸結合蛋白，并命名為GRAB-Sia和GRAB-Sia3。與目前唾液酸親和标記使用的、具有顯著非特異性結合的“金标準”SNA、MAL-II兩種凝集素相比，細胞标記實驗驗證了GRABs具有嚴格的唾液酸結合特異性。将GRAB單體通過生物素/鍊黴親和素系統組裝為四聚體（tetra-GRABs），進一步提高了表觀親和力。利用tetra-GRABs，作者分析了小鼠多種器官組織中的唾液酸化糖質分布，并揭示了不同連接方式的唾液酸化糖質在小鼠腸道中的分布特征。GRABs和tetra-GRABs在多種糖質标記和分析領域，如免疫印迹、流式細胞術、免疫沉澱和熒光成像中都具有良好的效果，為唾液酸化糖質研究提供了一類具有高特異性、高親和力和高便捷性的标記工具。
陳興教授和戴鵬副研究員為該文的通訊作者，2020級博士研究生梁舒瑜和博士後唐麒為該論文的共同第一作者。郭訓孜，李子安，郭怡蘭博士，常敬涵，成波博士，宋其濤博士和孫嘉禹等為該工作做出了重要貢獻。該研究獲國家自然科學基金、北京市自然科學基金和“科學探索獎”項目的支持。
原文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56629-9
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