现阶段使用的非天然糖有三类:第一类是不带保护基的非天然糖。它们可用于代谢标记但工作浓度高,同时也是化学酶法中所使用的非天然核苷糖的合成底物。已有方法合成不带保护基的非天然糖时,存在纯化困难、合成规模小等问题。第二类是全乙酰化的非天然糖。全乙酰化能增加非天然糖穿过细胞膜的能力,显著降低代谢标记所需非天然糖的浓度。同时,全乙酰化糖的合成、纯化简单。因此,在过去的研究工作中,全乙酰化的糖使用非常广泛。然而,陈兴课题组于2018年发现,全乙酰化糖会导致蛋白质半胱氨酸的巯基发生非酶催化的S-glyco-modification副反应。为此,陈兴课题组开发了部分保护的非天然糖,它们容易穿过细胞膜实现高效率的糖代谢标记,同时不会引入副反应。目前部分酰化的非天然糖存在糖种类少、合成路线长、合成总产率低,限制了其推广和应用。
进一步地,基于全TMS保护的策略,本工作系统地合成了具有不同长度的酰基(乙酰基、丙酰基和丁酰基)、不同生物正交基团(叠氮或端炔)的非天然糖(氮乙酰葡萄糖、氮乙酰半乳糖或氮乙酰甘露糖类似物)。在多种细胞系中开展的代谢标记实验表明,1,6-双丙酰化保护是最优的选择,并能用于活体小鼠的代谢标记。
总之,本工作为1,6-双酰化非天然糖的合成提供了一种简便可行的方法,为正确运用非天然糖代谢标记方法奠定了基础。
Bo Cheng, Chunting Wang, Yi Hao, Jiankun Wang, Xiaoqian Xia, Hao Zhang, Rundong He, Shaoran Zhang, Peng Dai, Xing Chen
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202203054