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Chem. Eur. J. :1,6-双酰化非天然糖的简单高效合成2023-01-05
糖基化作为一种结构复杂、存在广泛的翻译后修饰,参与到许多生命活动中,而糖基化异常则和多种疾病相关。因此,对糖基化修饰进行观测和分析具有重要的意义。含有生物正交反应基团的非天然糖通过糖代谢标记或者化学酶法标记,广泛地被用于糖成像和糖组学分析。非天然糖的化学合成,是这些标记方法的关键。近期,北京大学化学与分子工程学院陈兴课题组在非天然糖的合成上取得重要进展。

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。

 

 

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为了解决这个问题,北京大学陈兴教授课题组以全TMS(三甲基硅烷)保护的糖作为核心中间体,实现了不带保护基和各种1,6-双酰化非天然糖的简单高效合成。以不带保护基的叠氮非天然糖为例,本研究中的合成方法具有很多的优点,包括全程无需色谱纯化、能大规模合成(十克级终产物)、使用最少量的叠氮钠(有毒且有爆炸风险)、全部室温反应等。

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。

文信息

Facile Synthesis of Clickable Unnatural Sugars in the Unprotected and 1,6-Di-O-Acylated Forms for Metabolic Glycan Labeling

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

 

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