大腸桿菌是人體及多種動物體內(nèi)最重要、分布最廣的細(xì)菌，通常情況下和機(jī)體互利共生。然而當(dāng)機(jī)體的免疫功能受損或腸道屏障被破壞時，正常的大腸桿菌也會引起腸道外感染。此外，某些特殊血清型的大腸桿菌會引起急性腹瀉。由重復(fù)多糖單元組成的O-抗原是細(xì)胞壁脂多糖的一部分，在細(xì)菌粘附宿主的初始階段發(fā)揮著重要作用。對O-抗原的研究有助于我們從分子水平加深對其功能的理解，加快疾病的診斷和疫苗的研發(fā)及對潛在抗菌靶點(diǎn)的挖掘。
近日，北京大學(xué)藥學(xué)院李中軍教授團(tuán)隊(duì)通過基于反應(yīng)活性的一釜糖基化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了大腸桿菌O33 O-抗原四糖重復(fù)片段的首次合成，為抗菌疫苗的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
首先作者對2018年首次報(bào)道的大腸桿菌O33 O-抗原四糖結(jié)構(gòu)（Carbohydr. Res. 2018, 460, 47）進(jìn)行了逆合成分析設(shè)計(jì)。作者擬利用不同糖基硫苷之間的反應(yīng)活性差異，采取[1+1+2]的一釜合成策略完成該四糖序列的合成，而后完成磷酸基團(tuán)的引入。 作者對非還原端二糖的糖基化條件的篩選發(fā)現(xiàn)，由于供體5苯亞甲基的構(gòu)象限制作用，導(dǎo)致糖基化選擇性失控。當(dāng)氨基葡萄糖受體的3位保護(hù)基從乙酰基更換為芐基時，受體的親核性有所提高，能以單一β選擇性得到目標(biāo)二糖。此外，由于氨基半乳糖價格昂貴，作者通過羥基翻轉(zhuǎn)的方式得到糖基砌塊8，以進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)的嘗試。 在此基礎(chǔ)上，作者利用硫苷供體之間反應(yīng)活性的差異，分別采用分步及一釜合成的策略，均高效完成了還原端二糖片段14的合成，并通過保護(hù)基轉(zhuǎn)換得到二糖受體7。 而后作者分別采用匯聚式合成及[1+1+2]兩步一釜合成的策略，成功實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)四糖骨架的拼接。其中四糖16的一釜合成產(chǎn)率可達(dá)80%，為單一立體構(gòu)型產(chǎn)物，證明本合成策略具有一定優(yōu)越性。 最后，作者通過一釜三步反應(yīng)完成四糖的磷酸化。在脫保護(hù)過程中，作者嘗試調(diào)整脫保護(hù)順序，通過先脫除異亞丙基再催化氫化的策略成功得到了無保護(hù)的目標(biāo)產(chǎn)物1。 總之，本文通過基于反應(yīng)活性的一釜糖基化策略，首次實(shí)現(xiàn)了大腸桿菌O33 O-抗原四糖重復(fù)片段的全合成。從正交保護(hù)的單糖模塊出發(fā)，以12步的線性步驟和28%的總收率得到了磷酸酯四糖目標(biāo)物，為后續(xù)相關(guān)生物學(xué)及合成疫苗的研究打下了良好基礎(chǔ)。 論文信息 One-Pot Synthesis of a Tetrasaccharide Repeating Unit of O-Antigen from Escherichia Coli O33 Ao Sun, Jiayi Zheng, Zipeng Li, Wenjian Zhao, Xiao Zhang, Wang Yao, Zhongjun Li European Journal of Organic Chemistry DOI: 10.1002/ejoc.202400464
