基于消旋体结晶策略的N-连接寡糖外消旋体的合成及构象研究

N-glycan play a crucial role in the functioning of proteins and structural stability. The difficulty of crystallization of sugar chains makes its three-dimensional conformational research a bottleneck restricting in the development of sugar biology. Recently, with the maturation of protein synthesis technology, the racemic crystallization strategy based on protein enantiomer synthesis has become a new method for the crystallization of biological macromolecules such as protein. The rate of crystallization is improved and analytical difficulty is simplified And the analytic resolution is far superior to the single isomer crystallization technology. However, the sugar chain crystallization and conformation research has not been reported. Based on the crystallographic theory and the advantages of racemic crystallization strategy, it is speculated that it is possible to realize the breakthrough of sugar chain crystallization and spatial conformation analysis. Based on the previous studies on the synthesis of L-sugar, the feasibility of the racemic oligosaccharide crystals would be explored on the basis of the enantiomer synthesis of N-linked oligosaccharides. L-monosaccharide synthesis method and large-scale preparation, oligosaccharide (peptide) enantiomer synthesis, the exploration of the crystallization conditions and analysis of the structure will enrich the knowledge of L-oligosaccharide synthetic chemistry, sugar crystallographic content and sugar chain three-dimensional structure information acquisition.

N-糖链介导了糖蛋白的多种作用，对蛋白质功能发挥及结构稳定起着关键作用。糖链的结晶困难使其及缀合物三维构象研究成为制约糖生物学发展的瓶颈。近来随着蛋白质化学全合成技术的成熟，基于蛋白质对映异构体合成的（准）消旋体结晶策略成为蛋白质等生物大分子结晶学研究的新手段，其在结晶成功率、解析难度简化及解析分辨率等方面远优于单一异构体结晶技术，但糖链结晶及构象研究未见报道。基于结晶学理论分析及消旋体结晶策略实践的优势，推测利用该策略将有可能实现糖链结晶及空间构象解析上的突破。课题拟在前期L-糖合成方法学研究基础上，以N-连接寡糖(肽)的对映异构体合成为基础，探索消寡糖旋体结晶的可行性。L-单糖的合成方法及规模化制备、寡糖(肽)对映体的合成、结晶学条件摸索及解析等研究将丰富L-寡糖合成化学、糖结晶学内容，为糖链三维结构信息获取、空间构象研究开辟新思路，为深入理解、阐明相关糖链作用分子机制奠定基础。

N-寡糖对蛋白质功能发挥及结构稳定起着关键作用。糖链的结晶困难使其及缀合物三维构象研究成为制约糖生物学发展的瓶颈。随着蛋白质化学全合成技术的成熟，基于蛋白质对映异构体合成的（准）消旋体结晶策略成为蛋白质等生物大分子结晶学研究的新手段，本课题尝试将该策略用于糖链结晶及空间构象解析。通过本课题的执行，发展了L-单糖的规模化制备的工艺，实现了L-葡萄糖、L-甘露糖、L-乙酰氨基葡萄糖的规模化制备；在此基础上，合成出了一系列D型、L型寡糖、糖肽分子共19个寡糖及衍生物，用于探索寡糖（准）消旋体结晶的可行性。发展出了基于(PhSe)2-PIFA催化体系下糖烯的氧化糖基化新反应，新方法具有立体选择性高、反应速度快、适应性广等特点，具有发展成为制备合成难度大的β-甘露糖苷、β-2-脱氧糖苷的通用方法的可能性。利用设计合成的寡糖、糖肽等样品，采用准消旋体结晶、消旋体结晶两种策略下大分子、小分子两种结晶模式进行结晶学，尝试个千余个结晶条件，尚未获得正面结果，因此截止到课题执行期末尚未对“利用（准）消旋体原理获得有价值糖链结晶”的科学问题得到明确结论。相关进一步的结晶组合及条件的探索仍在积极进行中，以期为糖链及其缀合物空间构象的研究开辟新思路。执行期内已发表标注SCI论文一篇，其他论文及专利正在撰写中。