糖基化是普遍存在的翻译后修饰,蛋白的糖基化模式受细胞合成机制的精细调控,同时决定了蛋白的结构功能、细胞识别和信号传导等过程。蛋白糖基化是对细胞生理状态的高度动态响应和适应,也反映了疾病和癌症的进程和状态。因此,对活细胞特定蛋白的糖型成像有助于加深对糖基化机制和蛋白功能的理解,而且为疾病和癌症的诊断和治疗提供靶标。糖代谢技术是一种对整个细胞表面的目标聚糖进行化学重构的策略,对非目标蛋白造成了不必要的影响,而且存在不可预测的代谢效率差异问题,导致经过非天然糖代谢过程获取的细胞糖型数据无法准确反应原始细胞的相应信息,因此发展尽可能减少对细胞生理状态的影响并能直接获取原始细胞糖型数据的蛋白特异性糖型成像策略成为当前的研究难点和热点。本文以MUC1黏蛋白为研究模型,设计了一种用于活细胞特定蛋白糖型成像的局域聚糖化学重构策略。该方法将亲和力结合、“关-开”转换的催化活性和邻近催化集成在一起,并与生物正交标记结合,实现了特定蛋白的糖型成像。通过在半乳糖氧化酶(GO)表面修饰核酸适配体,且利用亚铁氰化钾将酶活性抑制于“关”的状态,可利用适配体与细胞表面MUC1的特异性识别将半乳糖氧化酶定位至MUC1上但并不发挥氧化作用。洗去未结合GO后,用铁氰化钾激活半乳糖氧化酶,使其活性处于“开”的状态,从而催化氧化细胞表面MUC1的末端半乳糖/N-乙酰半乳糖胺,然后进行正交标记(即用生物素-酰肼进行腙连接并用链霉亲和素-FITC识别)和成像。由于核酸适配体尺寸很小,保证了半乳糖氧化酶的催化反应只发生在MUC1的糖链上,从而实现局域聚糖化学重构的目的。该策略不是通过物理过程产生检测信号,而是作为一种分子尺,用化学反应活性作为信号报告系统来反映分子间的距离,为特定蛋白的糖型成像提供了重要的方法模型。