近期,北京大學天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室的葉新山教授研究團隊在多糖人工合成方面取得了重大突破。他們成功合成了由92個單糖單元組成的分枝桿菌阿拉伯半乳聚糖,這項成果具有里程碑式的意義。
研究人員從簡單的單糖原料出發,采用他們之前發展的基于糖基供體預活化的一釜寡糖合成策略,以克級規模實現了寡糖鏈的大量制備。他們還利用構象受限的糖基供體高立體選擇性地構建了1,2-順式糖苷鍵。之后,他們再次使用預活化一釜寡糖合成策略分別完成了兩條多糖鏈(A鏈和B鏈)的快速組裝。最后,他們采用自己發展的糖基化反應偶聯劑,經過[31+31+30]糖基化反應,順利實現了高度分支化、由92個單糖單元所組成的阿拉伯半乳聚糖的首次全合成。
據葉新山介紹,這項成果的意義相當于建高樓,每個單糖單元代表一層樓。此前的世界紀錄只能建到20層-30層,而葉新山團隊的成功使多糖這座大樓成功建造到了92層。這是迄今為止人類所合成的最大、最復雜的均一結構的多糖分子,創造了新的世界紀錄。
阿拉伯半乳聚糖的結構示意圖顯示,該分子由一條半乳聚糖鏈(A鏈)和兩條緊密靠近的阿拉伯聚糖鏈(B鏈)所組成,具有高度分支的結構。據了解,多糖是一類在生命體中發揮著重要作用的生物大分子,但多糖的結構卻非常復雜,使多糖的合成難題長期以來一直困擾著合成化學家,嚴重地制約著人們對多糖的生物學功能的認識以及實現它在改善人民生活質量方面的用途。
阿拉伯半乳聚糖是一種重要的多糖,它是結核分枝桿菌細胞壁的重要組成成分,與細菌的存活力和致病力密切相關。該多糖的化學合成有助于開發預防結核病的新型糖疫苗,對解決日益凸顯的結核菌耐藥性問題具有重要意義。