本文關(guān)鍵詞：新人乳四糖LNnT及其衍生物的連續(xù)一鍋多酶體系合成研究

  更多相關(guān)文章： 新人乳四糖 人乳寡糖 糖苷化 糖基轉(zhuǎn)移酶 一鍋多酶體系

【摘要】：人乳寡糖(human milk oligosaccharides,HMOs)是人類乳汁中僅次于乳糖和脂肪的第三大固體成分。新人乳四糖lacto-N-neotetraose (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc, LNnT)是人乳寡糖中十分重要的兩個核心結(jié)構(gòu)(lacto-N-tetraose,Galβ-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc,LNT和LNnT)之一,可以在不同位置發(fā)生不同程度的唾液酸化以及巖藻糖化,從而形成一系列結(jié)構(gòu)復(fù)雜的人乳寡糖。到目前為止,已經(jīng)有超過100多種LNnT結(jié)構(gòu)被分離確證。有趣的是,與其他種類哺乳動物的寡糖相比,這些新人乳寡糖在組成以及復(fù)雜程度上,表現(xiàn)出明顯地不同。大量研究表明,對于母乳喂養(yǎng)的嬰兒,人乳寡糖發(fā)揮著十分廣泛且有益的生物學(xué)作用。例如,促進腸道菌群中有益菌群的生長、防止病毒感染、阻礙病原體的黏附、調(diào)節(jié)腸道上皮細胞應(yīng)答、免疫調(diào)節(jié)等。值得一提的是,到目前為止,包括新人乳四糖在內(nèi)的人乳寡糖已經(jīng)在臨床實驗中被應(yīng)用到嬰兒配方和食物添加劑中。另外,新人乳四糖及其唾液酸化和巖藻糖化衍生物作為O-聚糖和N-聚糖中十分常見的結(jié)構(gòu),在生命活動過程中起著調(diào)節(jié)細胞間黏附以及信息傳遞的作用。例如,路易斯X(Lewis x,Lex)以及唾液酸化路易斯x(sLewis x,sLex)結(jié)構(gòu)作為選擇素類的糖基配體在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著非常重要的作用。此外,一些新人乳四糖衍生物,如含有Lex結(jié)構(gòu)的五糖和含有sLeX結(jié)構(gòu)的六糖,在許多的腫瘤細胞中高表達,已經(jīng)被作為理想的腫瘤相關(guān)糖抗原(tumor associated carbohydrate antigens, TACAs),用于發(fā)展基于腫瘤相關(guān)抗原的糖疫苗。近20年來,生物活性顯著且結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣的新人乳四糖及其唾液酸化和巖藻糖化衍生物越來越多地吸引了糖化學(xué)家們的關(guān)注。多種化學(xué)合成以及酶法合成策略相繼應(yīng)用到新人乳四糖及其唾液酸化和巖藻糖化衍生物的合成中。例如,逐步縮合定向線性合成、自動化固相合成、“一鍋法”合成等各具特色的化學(xué)合成、酶法合成、化學(xué)酶法合成以及全細胞發(fā)酵。然而,目前發(fā)展的化學(xué)合成策略往往需要繁瑣的保護、脫保護操作和大量的分離純化工作,導(dǎo)致總體合成收率較低；酶法合成方面,酶的來源以及酶嚴格的底物適應(yīng)性限制了其在復(fù)雜寡糖大量合成中的應(yīng)用；全細胞發(fā)酵由于產(chǎn)物寡糖難以純化也并非是最佳的合成策略。因此,我們?nèi)匀黄惹械匦枰l(fā)展一種具有實踐意義的合成策略,用以快速、高效地制備新人乳四糖及其唾液酸化和巖藻糖化衍生物。針對這一挑戰(zhàn),本論文發(fā)展了連續(xù)一鍋多酶(one-pot multienzyme,OPME)合成策略并成功應(yīng)用于一系列復(fù)雜新人乳寡糖及其唾液酸化和巖藻糖化衍生物的合成,主要開展了以下幾方面工作：(1)以乳糖為起始反應(yīng)物,通過連續(xù)的兩步一鍋多酶糖苷化反應(yīng)(OPME1,β1-3-N-乙酰氨基葡糖基化和OPME 2,β1-4-半乳糖基化)高效的獲得了LNnT四糖。(2)以LNnT為糖骨架,通過α2-3-唾液酶轉(zhuǎn)移酶催化的OPME3對其進行唾液酸化修飾,并通過α1-3-巖藻糖轉(zhuǎn)移酶催化的OPME4對其進行巖藻糖化修飾。(3)僅僅通過改變一鍋多酶體系的催化順序,利用α2-6-液酶轉(zhuǎn)移酶催化的OPME 5對LNnT中間半乳糖進行選擇性唾液酸化。最終,完成了新人乳四糖化合物L(fēng)NnT、其唾液酸化的化合物3"'-sLNnT、含有LeX結(jié)構(gòu)的五糖LNFP-Ⅲ、含有sLeX結(jié)構(gòu)的六糖3"'-sLNFP-Ⅲ和中間半乳糖選擇性唾液酸化的新人乳四糖衍生物6'-sLNnT、DSLNnT和6'-sLNFP-Ⅲ的制備級合成。其中,化合物6'-sLNnT,DSLNnT和6'-sLNFP-Ⅲ為首次合成。本論文的主要創(chuàng)新點包括以下兩個方面：(1)首次實現(xiàn)對新人乳四糖的中間半乳糖選擇性唾液酸化衍生物的大量合成制備。(2)首次提出了僅通過改變一鍋多酶體系的催化順序進行寡糖的選擇性合成。
【關(guān)鍵詞】：新人乳四糖 人乳寡糖 糖苷化 糖基轉(zhuǎn)移酶 一鍋多酶體系
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R914
【目錄】：

• 摘要10-13
• ABSTRACT13-16
• 符號說明16-18
• 第一章 緒論18-44
• 1.1 糖生物學(xué)研究進展18-21
• 1.1.1 糖類結(jié)構(gòu)的多樣性18-19
• 1.1.2 糖類的生物學(xué)意義19-21
• 1.2 寡糖的制備21-30
• 1.2.1 多糖降解法21-22
• 1.2.2 化學(xué)法合成22-24
• 1.2.3 酶法合成24-29
• 1.2.4 化學(xué)酶法合成29-30
• 1.3 人乳寡糖的研究進展30-44
• 1.3.1 人乳寡糖簡介30
• 1.3.2 人乳寡糖結(jié)構(gòu)的多樣性30-31
• 1.3.3 人乳寡糖的生物學(xué)意義31-36
• 1.3.4 人乳寡糖的合成研究進展36-44
• 第二章 連續(xù)一鍋多酶策略合成新人乳四糖及其衍生物44-61
• 2.1 課題的設(shè)計提出44-47
• 2.2 一鍋多酶合成策略47-50
• 2.2.1 酶法合成LNnT及其衍生物所需要的關(guān)鍵酶47-48
• 2.2.2 一鍋多酶體系48-50
• 2.3 連續(xù)一鍋多酶法高效合成四糖LNnT,150-53
• 2.3.1 乳糖受體連接臂的引入51
• 2.3.2 一鍋多酶法合成三糖Lc3,951-52
• 2.3.3 一鍋雙酶法合成四糖LNnT,152-53
• 2.4 一鍋雙酶法合成五糖3'''-sLNnT,253-54
• 2.5 一鍋雙酶法合成LNnT衍生物L(fēng)NFP-Ⅲ,3和3'''-sLNFP-Ⅲ,454-55
• 2.6 一鍋雙酶法高效合成五糖6'-sLNnT,555-58
• 2.6.1 一鍋雙酶法合成四糖6'-sLc3,1056-57
• 2.6.2 一鍋雙酶法合成五糖6'-sLNnT,557-58
• 2.7 一鍋雙酶法合成六糖DSLNnT,658
• 2.8 一鍋雙酶法合成LNnT衍生物6'-sLNFP-Ⅲ,758-60
• 2.9 一鍋雙酶法合成LNnT衍生物DSLNFP-Ⅲ,1160-61
• 第三章 總結(jié)與展望61-64
• 3.1 全文總結(jié)61-62
• 3.2 創(chuàng)新點62
• 3.3 展望62-64
• 第四章 實驗部分64-80
• 4.1 一般方法64-67
• 4.1.1 細菌的培養(yǎng)64-66
• 4.1.2 酶蛋白的分離純化66-67
• 4.2 連續(xù)一鍋雙酶法合成LNnT及其唾液酸化、巖藻糖化的LNnT衍生物67-80
• 4.2.1 GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcpProN_3,968-69
• 4.2.2 Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcβProN_3,169-70
• 4.2.3 Neu5Acα2-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcpProN_3, 270-71
• 4.2.4 Gal β1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcβProN_3,371-72
• 4.2.5 Neu5Acα2-3Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcβProN_3,472-73
• 4.2.6 GlcNAcβ1-3(Neu5Acα2-6)Galβ1-4GlcβProN_3,1073-75
• 4.2.7 Galβ1-4 GlcNAcβ1-3(Neu5Acα2-6)Galβ1-4GlcβProN_3, 575-76
• 4.2.8 Neu5Acα2-3Galβ1-4 GlcNAcβ1 -3(Neu5Acα2-6)Galβ1-4GlcβProN_3,676-77
• 4.2.9 Gal β1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3(Neu5Acα2-6)Galβ1-4GlcαProN_3, 777-79
• 4.2.10 Neu5Acα2-3Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3(Neu5Acα2-6)Galβ1-4GlcβPrpN_3,1179-80
• 附錄80-108
• 參考文獻108-116
• 致謝116-118
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文118-119
• 附件119

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本文編號：701558