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我国学者在多糖人工合成领域取得重要突破
2017年03月18日    作者: 张艳    发布 : 化学科学部

多糖是一类像核酸、蛋白质的生物大分子,在生命过程中发挥着重要的作用。由于多糖的结构复杂而且存在微观不均一性,其合成又没有像核酸和蛋白质那样有固定的模板可以遵循,因此多糖的合成问题长期困扰着合成化学家。阿拉伯半乳聚糖(Arabinogalactan)是一种重要的多糖,它是结核分枝杆菌细胞壁的重要组成成分,与细菌的存活力和致病力相关。该分子由一条半乳聚糖链(A链)和两条紧密靠近的阿拉伯聚糖链(B链)所组成(图1),具有高度分支的结构,其化学合成不仅为结核分枝杆菌细胞壁生物合成机制的阐释提供基础,而且有助于开发预防结核病的新型糖疫苗。正因为如此,该多糖分子近二十年来一直吸引着国内外糖化学研究小组的兴趣;然而该分子结构复杂,其人工合成存在巨大的挑战性。

叶新山成果20170318.jpg

图1.阿拉伯半乳聚糖的结构示意图

北京大学医学部叶新山课题组从简单的单糖原料出发,采用他们前期所发展的基于糖基供体“预活化”的一釜寡糖合成策略(Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 5221),以克级规模实现了寡糖链的大量制备;并且利用构象受限的糖基供体高立体选择性地构建1,2-顺式糖苷键;随后再次使用“预活化”一釜寡糖合成策略分别完成了两条多糖链(A链和B链)的快速组装;最后采用他们自己发展的糖基化反应偶联剂(Synlett, 2006, 2846),经[31+31+30]糖基化反应将两条B链与A链定点对接,顺利实现了高度分支化、由92个单糖单元所组成的阿拉伯半乳聚糖的首次全合成。这是迄今为止人类所合成的最大、最复杂的均一结构的多糖分子,在糖合成领域具有里程碑式的意义;该研究将为复杂多糖的合成开启新的篇章,也有益于新型结核疫苗的研制。

上述研究结果发表在《自然-通讯》(Nature Communications,2017,8, 14851, doi: 10.1038/ncomms14851, http://www.nature.com/articles/ncomms14851)。2013级博士生吴勇是这项工作的第一作者。该工作得到了国家自然科学基金重点项目(21232002)和科技部的资助。

(化学科学部张艳)

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