發(fā)布時(shí)間：2017-08-19 15:39

  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(gè)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(guò)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(dòng)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(duì)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(jìn)腸道菌群中有益菌群的生長(zhǎng)、防止病毒感染、阻礙病原體的黏附、調(diào)節(jié)腸道上皮細(xì)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(shí)驗(yàn)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(jiàn)的結(jié)構(gòu),在生命活動(dòng)過(guò)程中起著調(diào)節(jié)細(xì)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(xì)胞中高表達(dá),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(lái),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(lái)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(dòng)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(xì)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(hù)、脫保護(hù)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(lái)源以及酶嚴(yán)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(xì)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(shí)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(duì)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(kāi)展了以下幾方面工作：(1)以乳糖為起始反應(yīng)物,通過(guò)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(guò)α2-3-唾液酶轉(zhuǎn)移酶催化的OPME3對(duì)其進(jìn)行唾液酸化修飾,并通過(guò)α1-3-巖藻糖轉(zhuǎn)移酶催化的OPME4對(duì)其進(jìn)行巖藻糖化修飾。(3)僅僅通過(guò)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(duì)LNnT中間半乳糖進(jìn)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(jí)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?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括以下兩個(gè)方面：(1)首次實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)改變一鍋多酶體系的催化順序進(jìn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R914
【目錄】：

• 摘要10-13
• ABSTRACT13-16
• 符號(hào)說(shuō)明16-18
• 第一章 緒論18-44
• 1.1 糖生物學(xué)研究進(jìn)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(jìn)展30-44
• 1.3.1 人乳寡糖簡(jiǎn)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(jìn)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(jì)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(diǎn)62
• 3.3 展望62-64
• 第四章 實(shí)驗(yàn)部分64-80
• 4.1 一般方法64-67
• 4.1.1 細(xì)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(xiàn)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(hào)：701558