巖藻糖基化是天然復(fù)雜寡聚乳糖胺（oligo-N-acetyllactosamine，oligo-LacNAc）糖鏈上最常見的修飾形式之一，在眾多生理和病理過程中發(fā)揮著重要作用。生物體內(nèi)oligo-LacNAc糖鏈的α1,3-巖藻糖基化是由相應(yīng)的巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶催化完成的，但是目前已知的所有巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶均不能在含有多個(gè)巖藻糖基化位點(diǎn)的oligo-LacNAc糖鏈骨架上實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)的巖藻糖基化修飾，只能得到不同巖藻糖基化程度的糖鏈混合物。因此，復(fù)雜巖藻糖基化糖鏈的精準(zhǔn)合成一直是糖合成領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。
為了精準(zhǔn)控制oligo-LacNAc糖鏈的區(qū)域選擇性巖藻糖基化修飾，近日，中國(guó)海洋大學(xué)曹鴻志教授和山東大學(xué)劉長(zhǎng)城副教授等創(chuàng)新性地發(fā)展了一種氧化還原反應(yīng)控制的底物工程策略，實(shí)現(xiàn)了位點(diǎn)專一性α1,3-巖藻糖基化復(fù)雜寡糖的精準(zhǔn)合成。該策略利用半乳糖氧化酶對(duì)不需要進(jìn)行巖藻糖基化的位點(diǎn)進(jìn)行選擇性氧化，降低其被巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶識(shí)別的能力，從而在未被氧化的巖藻糖基化位點(diǎn)上精準(zhǔn)地進(jìn)行酶促巖藻糖基化修飾。 首先，通過底物競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)和酶動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了將LacNAc單元中半乳糖C6位伯羥基轉(zhuǎn)化為醛基可以顯著降低幽門螺旋桿菌來源的α1,3-巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶的結(jié)合能力，表明C6-醛基作為保護(hù)基可以有效地屏蔽oligo-LacNAc糖鏈中氧化LacNAc單元的α1,3-巖藻糖基化。 為了驗(yàn)證該合成策略的普適性，作者合成了一系列結(jié)構(gòu)確定的復(fù)雜的巖藻糖基化的鏈狀oligo-LacNAc寡糖、以及天然來源的O-GalNAc聚糖和N-聚糖。此策略具有反應(yīng)步驟少、收率高、副產(chǎn)物少、原子經(jīng)濟(jì)性好、以及能夠與底物中含有的唾液酸修飾相兼容等優(yōu)勢(shì)。該工作將有機(jī)合成的理念、方法與酶法催化相融合，突破了酶的底物應(yīng)用范圍和來源限制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)酶促催化過程的精準(zhǔn)操縱和調(diào)控，為α1,3-巖藻糖糖苷的可控化合成提供了一個(gè)簡(jiǎn)捷、高效、普適性的解決方案。 論文信息 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東大學(xué)的博士研究生蘆娜 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202211032
