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《JACS |上海药物所在复杂糖肽合成方面取得进展》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者： hujm
  • 发布时间：2022-06-07

  • 　糖基化是生物体中最普遍的蛋白质翻译后修饰之一，与许多重大疾病的发生和发展密切相关。糖肽是聚糖与多肽结合形成的缀合物，其生物学功能是由聚糖结构和多肽序列的协同作用来实现的。由于糖肽的复杂性和难以获得性，目前对于糖肽相关的药物研究甚少。虽然聚糖合成与多肽合成均已取得了重要进展，但是复杂糖肽的高效合成技术仍严重缺乏，限制了糖肽的生物学功能研究及相关药物的开发。
    　　为了解决上述问题，中国科学院上海药物所李铁海课题组于2022年5月11日在Journal of the American Chemical Society上发表了题为 “Integrated Chemoenzymatic Approach to Streamline the Assembly of Complex Glycopeptides in the Liquid Phase” 的文章。该研究发展了液相糖肽化学酶法组装的策略，实现了多样化复杂糖肽的合成，弥补了糖生物学和糖药物研究中糖肽库构建技术的欠缺，为复杂糖肽的高效合成提供了新方法。
    　　研究团队组合疏水标签协助的液相多肽合成技术和酶催化的聚糖合成方法，实现了液相中复杂糖肽的制备。疏水标签有助于促进液相肽链的延伸和产物的快速分离；去除疏水标签后，在水相中加入一系列糖基转移酶进行高效的酶促糖链延伸，形成的糖肽产物能够通过C18固相萃取（SPE）快速纯化，进而实现复杂糖肽的制备。该策略克服了固相合成难以监测每一步反应进程和需要消耗过量复杂糖氨基酸模块的问题，实现了21种复杂糖肽（16种不同聚糖修饰的9-mer糖肽、4种肿瘤相关的20-mer MUC1糖肽及1种糖基化修饰的31-mer胰高血糖素样肽-1）的高效合成。
    　　上海药物所李铁海研究员为本论文的通讯作者，博士研究生马文静为第一作者。该研究获得了药物所文留青研究员和美国乔治亚大学复杂糖研究中心Kelley W. Moremen教授的支持，并得到了国家自然科学基金委项目和上海市科委项目的资助。
    　　原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01819

  • 原文来源：http://www.simm.ac.cn/web/xwzx/kydt/202206/t20220601_6456498.html
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相关报告

  • 《Angew. Chem.：上海药物所糖肽合成取得新突破》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-09-16
    • 糖肽是一类寡糖与多肽相结合的大分子化合物。糖肽在糖类药物研发如糖肽类抗生素和抗肿瘤疫苗的研发中有着十分重要的应用。经过几十年的发展，多肽的合成技术目前已经十分成熟，寡糖的合成在最近几年也取得了很重要的进展。然而关于糖肽的合成，却仍然是一个极具挑战的难题。 　　2020年8月31日，Angew.Chem.Int.Ed.杂志在线发表了中国科学院上海药物研究所文留青课题组与南方科技大学王鹏教授合作完成的题为“Machine Driven Chemoenzymatic Synthesis of Glycopeptide”的通讯论文。该研究首次报道了利用商业化的多肽合成仪和化学酶法合成策略合成带有复杂寡糖结构的糖肽（Proof of Concept）。 　　在本项研究中，作者通过筛选大量可用于固相合成的固相载体，最终发现了一种表面被氨基化的硅球，它可以同时被用作有机相的肽链合成与水相寡糖合成（酶反应）。这种硅球仅表面具有氨基基团，因此作者设计了可断裂的linker将硅球树脂与起始氨基酸相连接。虽然这种硅球树脂装载效率比常用的多肽合成的固相树脂低，但可以同时支持有机相中进行的多肽合成反应与水相中进行的酶催化反应。基于此，研究人员结合商业化的多肽合成仪开发出了包含两相反应的体系，用于糖肽合成的技术平台。将装载有初始氨基酸的树脂预先加入到反应釜中，然后合成仪自动将下一个氨基酸与缩合试剂（脱保护试剂）加入反应釜中，反应完成后加压过滤其余试剂，即完成一个循环。通过设置反应程序，可以使对应的氨基酸依次进行循环反应，在多个循环后就可得到目标肽链。之后系统切换为水相，将不同的糖基转移酶与对应的糖核苷依次进行同样的循环反应（反应温度为37 ℃），经过多个循环后就可以得到目标糖肽，然后将糖肽从树脂上洗脱。该糖肽合成平台简单易操作，基于商业化的多肽合成仪实现了13种复杂糖肽（10种肿瘤标志物MUC1糖肽与三种HIV糖肽）的半自动合成。 　　上海药物所文留青研究员与南方科技大学王鹏教授为论文共同通讯作者；张家斌博士和刘鼎博士为论文共同第一作者。该项目由美国NIH Common Fund Glycoscience program和上海药物所人才启动经费支持完成。 　　文留青课题组长期从事寡糖以及糖缀合物的合成（Angew.Chem.Int.Ed. 2015, 54, 12654.；ACS.Catal.2016, 6, 1649.；Chem.Rev.2018,118, 17,8151；Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,16638.），以及利用化学生物学手段对细胞表面寡糖的进行标记，研究寡糖与疾病的关系（J.Am.Chem.Soc.2016, 138, 11473.；ACS Centra. Sci, 2018, 4, 451.；ACS Catal. 2018, 8 (8), 7659）。并在此基础上从事寡糖新药研究和药物靶点发现。
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  • 《Angew封面 | 上海药物所在蛋白核心岩藻糖基化位点解析方面取得进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2023-07-27
    • 　蛋白糖基化是蛋白翻译后修饰之中最为复杂的一类修饰，在药物研发和新的药物靶点发现中有着十分重要的应用前景。核心岩藻糖基化，即α1,6-岩藻糖与N-聚糖最内部的N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)残基的连接。许多膜蛋白的核心岩藻糖基化与肿瘤生长、侵袭、转移和免疫逃避密切相关，抗体的核心岩藻糖基化会影响抗体的ADCC效应。近年来，核心岩藻糖基化在肿瘤的发生和新治疗靶标的发现中吸引了越来越多的关注。然而，目前核心岩藻糖修饰的研究工具十分有限。 　　针对上述难题，中国科学院上海药物研究所文留青课题组与周虎课题组合作开发了一种“可逆无痕”的标记策略，实现了对细胞表面核心岩藻糖基化的精准解析。相关研究工作于2022年10月12日以A Sensitive and Reversible Labeling Strategy Enables Global Mapping of the Core-Fucosylated Glycoproteome on Cell Surfaces为题在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.杂志，并被选为当期封面。 　　团队首先设计合成了生物素化探针分子3。研究发现，生物素化探针分子3仍然可以被突变型的糖苷内切酶EndoF3（可以特异识别核心岩藻糖结构）所识别。更重要的是，在检测核心岩藻糖结构时，生物素化探针分子3比传统的叠氮化探针分子2有着更好的灵敏度，比传统凝集素检测核心岩藻糖的方法灵敏度高50倍左右。团队进一步研究发现，生物素化探针分子3（具有很大的修饰的基团）标记的糖肽，在通过链霉亲和素富集之后，仍然可以被野生型的糖苷内切酶EndoF3切割，实现无痕释放。所释放的肽段可以被质谱捕获，从而实现核心岩藻糖基化位点的精准解析。 　　团队应用该策略系统地分析了两种乳腺癌细胞系MDA-MB-231 and MCF7（高侵袭和低侵袭的癌症类型）核心岩藻糖基化蛋白的组学。科研人员在两种细胞系中都发现了大量与细胞迁移、细胞粘附和基质组织相关的糖蛋白，支持了先前的发现，即核心岩藻糖基化通过调节许多重要的细胞膜相关蛋白的功能进而促进肿瘤生长、侵袭和转移。进一步研究发现，在高侵袭的乳腺癌细胞模型中，核心岩藻糖基化的蛋白种类和位点数目有着明显的提高。而在高侵袭的乳腺癌细胞中，某些关键蛋白的特殊位点出现了核心岩藻糖基化。这暗示了这些新发位点可能与乳腺癌的侵袭迁移相关。该项工作将推动核心岩藻糖基化在各种生物学和病理过程中作用机制的研究，同时也加速“无痕切割”策略在其他糖基化位点精准解析中的应用。 　　上海药物所文留青课题组助理研究员田银平和周虎课题组博士研究生王宇秋为论文的共同第一作者。上海药物所文留青研究员和周虎研究员为论文共同通讯作者。该项研究获得国家自然科学基金、临港实验室和上海市糖专项的资助。 　　全文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202206802
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