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Angew. Chem. :高效的化学酶法硫酸软骨素蛋白聚糖的固相合成以及结构和功能分析


蛋白聚糖是一类在哺乳动物细胞和细胞间充质广泛存在的糖蛋白。蛋白聚糖由核心蛋白质以及一个或多个共价连接的四糖连接区和糖胺聚糖所组成。这类蛋白在不同的器官内发挥着巨大的作用,例如调节体内的各类生长因子,细胞激素,趋化因子等等。但由于此类蛋白的结构的高度复杂性(有不同的糖链连接位点,糖链长度, 磺酸化位点,磺酸化数量),其功能如何受到结构的影响亟需研究。


要研究蛋白聚糖如何与其他的受体蛋白作用,必须获得结构唯一的糖蛋白。由于天然的糖蛋白的结构的复杂性,通过天然提取基本无法拿到纯的糖蛋白。化学方法合成此类糖蛋白或糖肽受限于保护基策略、糖基化反应、磺酸化反应以及肽与糖合成保护基团的冲突,合成过程非常困难。美国密西根州立大学的黄雪飞课题组基于对四糖连接区生物合成的理解,表达出各种需要的酶,设计了一条新的基于酶法固相合成策略。通过这种新方法,他们成功合成了5条基于天然蛋白聚糖设计的带有四糖连接区的糖肽 (产物6-10)。这些糖肽具有不同的长度、不同数量的糖连接位点以及不同的肽亲疏水性,证明了此方法的广泛应用性。



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在成功合成这些含有四糖连接区的糖肽后, 作者继续利用软骨素转移酶及磺酸转移酶,成功合成了具有磺酸化的8,10,12 糖糖肽。其中12 糖糖肽(产物21)是目前已知的合成出来的最大的且结构单一的糖肽。

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利用这些糖肽,作者通过核磁共振测试了磺酸化对糖肽整体结构的影响,证明磺酸化的糖可以与肽结合并改变其构象。作者随后利用生物膜干涉技术研究了不同糖肽与Cathepsin G蛋白的解离常数,发现磺酸化的糖与肽共同与受体蛋白结合,增强了糖肽与Cathepsin G结合亲和力。后续利用分子对接,证明了磺酸化的糖可与受体蛋白表面带正电的精氨酸结合。

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通过这种新的化学酶法固相合成策略,作者将此前超过八十步的化学合成简化至十几步。这一策略为合成其他复杂的蛋白聚糖提供了新的方法, 也为进一步研究蛋白聚糖的生物功能打下基础。

文信息

Solid-Phase-Supported Chemoenzymatic Synthesis and Analysis of Chondroitin Sulfate Proteoglycan Glycopeptides

Po-han Lin, Yongmei Xu, Semiha Kevser Bali, Jandi Kim, Ana Gimeno, Elijah T. Roberts, Deepak James, Nuno M. S. Almeida, Narasimhan Loganathan, Fei Fan, Angela K. Wilson, I. Jonathan Amster, Kelley W. Moremen, Jian Liu, Jesús Jiménez-Barbero, Xuefei Huang


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202405671




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