糖类化合物是生命的四大基础物质之一,不仅为生命活动提供能量,还在生命过程中起着关键作用,如细胞生长和增殖,病毒、细菌的感染和免疫反应等。糖类化合物的生物合成是一个逐步的、非基因调控的过程,这往往导致了糖类化合物的非均一性和极其多样的结构。“获得性问题”是当前糖科学研究的瓶颈。化学合成为生产结构明确的糖类化合物提供了有效和可规模化的手段,从而促进了新的碳水化合物药物的开发和对其功能的研究。然而,由于区域和立体化学问题,糖类化合物的合成往往是繁琐和耗时的。的确,在化学合成中,具有许多1,2-cis糖苷键和超过10个糖单位长的、分支的和复杂的糖类化合物的高效合成仍然具有挑战性。
2007年,一种具有抗氧化活性的长的分支多糖P70-1(IC 50 = 0.548 mg/mL)从培养的蛹虫草中分离提取得到。蛹虫草多糖具有多种生物活性,如抗氧化、抗肿瘤、抗衰老、抗流感病毒和免疫调节等。十三糖重复单元1和短序列2-4被选为深入构效关系生物学研究的目标分子(图1)。P70-1十三糖1具有以下结构特征:1)具有8个α-(1→6)-甘露糖主干长链;2)侧链上有两根1,2-cis葡萄糖糖苷键,实现高度立体选择性的构建具有一定难度;3)3,6-分支的甘露糖支链。
中国科学院昆明植物研究所天然产物合成化学团队肖国志课题组主要从以下两方面开展糖化学合成研究工作:1)发展糖化学合成的新方法和新策略;2)对具有重要生物活性的糖类天然产物进行化学合成和生物活性研究。
最近该课题组应用基于PTFAI糖苷化反应、俞氏糖苷化反应和PVB糖苷化反应的正交一锅糖苷化反应新策略,立体选择性合成蛹虫草P70-1十三糖及其3糖、6糖和7糖子结构,为深入研究其药理活性打下了基础(图2)。其合成特点如下:1)通过多个一锅法反应模块化地构建了各个关键中间体;2)通过试剂调控及保护基的远程参与效应,立体选择性地构建了1,2-cis的葡萄糖糖苷键;3)基于糖基PVB给体和DMF参与构建1,2-cis 糖苷键;4)通过[3+4+6]的汇聚式合成策略完成十三糖的正交一锅组装。该研究工作近期以“Total synthesis of Cordyceps militaris glycans via stereoselective orthogonal one-pot glycosylation and alpha glycosylation strategies”为题,发表在Org. Lett.上(DOI: 10. 1021/acs.orglett.2c03081)。中国科学院昆明植物研究所硕士生马雨欣为第一作者,肖国志研究员为该论文的通讯作者。该项工作得到了国家自然科学基金、中科院百人计划和云南省基础研究计划重点项目等的资助。课题组长期招聘有志于糖科学研究的青年才俊,欢迎加盟(xiaoguozhi@mail.kib.ac.cn)。
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