推荐一篇发表在JACS上的文章，通讯作者是来自加州理工学院的Linda C. Hsieh-Wilson教授，她们课题组主要利用有机化学和神经生物学技术对大脑的生理过程进行研究。
糖胺聚糖（GAG）是结合在细胞表面和细胞外基质的一类结构复杂的线性多糖，硫酸软骨素（CS）和硫酸乙酰氨素（HS）是两种最常见的GAG，由重复的糖醛酸二糖和己糖胺单元组成，这些单元会发生N-或O-硫酸化，从而产生多样化的基序，从而可以作为生长因子，趋化因子以及轴突导向分子等多种蛋白的识别元件。研究显示，GAG-蛋白的相互作用可以调节包括验证，发育以及神经可塑性等多种过程。例如一种CS硫酸化基序CS-E，可以通过控制和细胞表面受体蛋白酪氨酸磷酸酶-sigma的相互作用从而调控中枢神经系统损伤后的突触再生能力，因此在活细胞中对GAG和蛋白的相互作用网络进行分析可以帮助科学家更加深入的理解一系列生物过程的分子机制。由于GAG的结构复杂多样，以及GAG和蛋白之间的相互作用具有多价性和亲和力弱的特征，导致相互作用的绘制变得十分困难。为了解决这个问题，作者开发了一种GAG多糖的光亲和探针的模块化合成策略用于活细胞中的GAG-蛋白质相互作用网络的绘制。首先，作者选择利用CS-E完成方法的建立。光亲和探针主要有三个关键部分，GAG上偶联的氨基官能团用于和D-葡萄糖醛酸（GlcA）上的羧基发生偶联，引入光交联基团用于相互作用蛋白质的共价连接，炔基和生物素用于后续的亲和富集，作者进一步构建多糖来提高与蛋白结合的亲和力。经过一系列活性评估，作者发现化合物8具有最好的表现。
作者进一步在皮质神经元中对相互作用蛋白进行寻找，经过两次生物学重复实验，作者一共鉴定到了54个细胞外机制以及膜相关的CSE结合蛋白，其中包含三种之前报道的CS结合蛋白，包括PTPσ，神经细胞粘附分子2（NCAM2）和载脂蛋白E（ApoE）。作者发现其中有6种蛋白质具有Ig样折叠基序，这可能与CS-E识别基序有关。进一步系统分析发现，CS-E相互作用分子包括一直的轴突导向，神经突生长以及突触可塑性的调节剂，以及参与细胞粘附和膜运输的蛋白质，例如plexin-A4是三类信号蛋白（Sema3As）的受体，在轴突的引导和发育中起着重要的作用。而Sema3A2是已知的CS-E的结合剂，我们的研究显示CS-E在调节Sema3A/plexin-A4复合物以及信号量的信号传导中具有新的潜在功能。而细胞间粘附分子5（Icam5）和Neuroligin-1（Nlgn1）是两种与包括自闭症在内的神经精神疾病相关的细胞粘附分子，在突触发育和功能中起重要作用。神经元五味素受体（Nptxr）参与突触组织活动，是阿兹海默症发展进程的潜在生物标志物。作者最后也通过ELISA实验对Plexin-A4，Nlgn1，Icam5和Nptxr和CS-E之间的特异性的相互作用进行验证。
总之，本篇文章中作者发展了GAG的光交联探针，用于绘制GAG-蛋白质相互作用网络，进一步揭示了这些多糖的潜在功能，并将其与阿兹海默症和自闭症等疾病联系起来。
本文作者：YF
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06046
原文引用：DOI：10.1021/jacs.0c06046
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