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岩藻糖基化是天然复杂寡聚乳糖胺(oligo-N-acetyllactosamine,oligo-LacNAc)糖链上最常见的修饰形式之一,在众多生理和病理过程中发挥着重要作用。生物体内oligo-LacNAc糖链的α1,3-岩藻糖基化是由相应的岩藻糖基转移酶催化完成的,但是目前已知的所有岩藻糖基转移酶均不能在含有多个岩藻糖基化位点的oligo-LacNAc糖链骨架上实现定点的岩藻糖基化修饰,只能得到不同岩藻糖基化程度的糖链混合物。因此,复杂岩藻糖基化糖链的精准合成一直是糖合成领域的一大挑战。
为了精准控制oligo-LacNAc糖链的区域选择性岩藻糖基化修饰,近日,中国海洋大学曹鸿志教授和山东大学刘长城副教授等创新性地发展了一种氧化还原反应控制的底物工程策略,实现了位点专一性α1,3-岩藻糖基化复杂寡糖的精准合成。该策略利用半乳糖氧化酶对不需要进行岩藻糖基化的位点进行选择性氧化,降低其被岩藻糖基转移酶识别的能力,从而在未被氧化的岩藻糖基化位点上精准地进行酶促岩藻糖基化修饰。 首先,通过底物竞争反应和酶动力学实验证实了将LacNAc单元中半乳糖C6位伯羟基转化为醛基可以显著降低幽门螺旋杆菌来源的α1,3-岩藻糖基转移酶的结合能力,表明C6-醛基作为保护基可以有效地屏蔽oligo-LacNAc糖链中氧化LacNAc单元的α1,3-岩藻糖基化。 为了验证该合成策略的普适性,作者合成了一系列结构确定的复杂的岩藻糖基化的链状oligo-LacNAc寡糖、以及天然来源的O-GalNAc聚糖和N-聚糖。此策略具有反应步骤少、收率高、副产物少、原子经济性好、以及能够与底物中含有的唾液酸修饰相兼容等优势。该工作将有机合成的理念、方法与酶法催化相融合,突破了酶的底物应用范围和来源限制,实现了对酶促催化过程的精准操纵和调控,为α1,3-岩藻糖糖苷的可控化合成提供了一个简捷、高效、普适性的解决方案。 论文信息 A Redox-Controlled Substrate Engineering Strategy for Site-Specific Enzymatic Fucosylation Na Lu, Yun Li Hui Xia, Kan Zhong, Jinfeng Ye, Xianwei Liu, Chang-Cheng Liu,* and Hongzhi Cao* 文章的第一作者是山东大学的博士研究生芦娜 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202211032
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