单唾液酸神经节苷脂糖链部分的酶法合成
发布时间：2021-12-22 14:30
神经节苷脂是具有多种独特功能的唾液酸化的鞘糖脂,已被广泛应用于医药保健领域。其中,神经节苷脂GM3和GM2等在肿瘤细胞中过表达,这与它们具有高度保守的寡糖抗原决定簇相关。因此合成结构确定、均一的GM3、GM2寡糖对于肿瘤相关糖疫苗的开发具有重要意义。本论文通过在大肠杆菌中构建多酶表达体系,实现了GM3和GM2寡糖链的高效合成。并对粗酶液、全细胞等不同催化体系以及温度、pH等不同反应条件进行了探究。主要研究结果如下:（1）CMP-Neu5Ac合成酶和α-2,3-唾液酸转移酶表达优化。分别将Neisseira meningitides来源的CMP-Neu5Ac合成酶基因SiaB和Pasteurella multocida来源的α-2,3-唾液酸转移酶基因PmST3克隆到表达载体pETDuet-1、pRSFDuet-1、pCDFDuet-1、pACYCDuet-1上,并转化至E.coli BL21（DE3△LacZ,△NanA）。构建了E.coli BL21（DE3△LacZ,△NanA,pETDuet-SiaB）等8种SiaB表达菌株和E.coli BL21（DE3△LacZ,△NanA,...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一种典型的神经节苷脂结构[2,3]
江南大学硕士学位论文2图1-2神经节苷脂缩写名称中各部分含义Fig.1-2Themeaningofeachpartintheabbreviatednameofganglioside1.1.3神经节苷脂的功能研究神经节苷脂具有丰富的生物学功能[5]。一方面，神经节苷脂参与包括增殖、分化、存活和凋亡等细胞生理进程[6]，其相关基因缺乏会导致罕见的遗传疾病，例如溶酶体糖鞘脂贮积病[7]等。另一方面，神经节苷脂在神经元可塑性方面扮演着重要角色，具备保护和修复神经元的功能。临床前和临床研究均表明，GM1可以减轻神经毒素引起的神经损伤[8]。此外，神经节苷脂还是一种重要的离子转运调节器,可与多种钙离子通道作用调控胞内钙离子平衡[9]。基于上述功能，一些神经节苷脂（如研究最为广泛的GM1神经节苷脂）已被应用于治疗如阿尔兹海默[10,11]、帕金森综合症[12]等神经衰退型疾并外伤性中枢神经系统损伤以及神经毒素引起的神经损伤[13]。此外，临床试验表明，在怀孕期间和在配方奶中补充神经节苷脂是改善婴儿神经发育的安全可行的解决方案[14]。1.1.4神经节苷脂寡糖的功能研究除直接或间接参与上述生物学功能外，神经节苷脂寡糖还具备其他独特的作用。首先，许多寡糖结构在外源分子识别过程中扮演着重要角色[15]，是一些病毒、细菌毒素的特异性结合配体[16]。例如，霍乱毒素可与细胞表面的GM1结合[17]，肉毒杆菌毒素可与GT1b和GQ1b寡糖链结合[18]。因此通过开发神经节苷脂寡糖类似物阻碍细胞表面神经节苷脂和病原体的结合，可以有效抑制毒素对细胞表面的结合[19]。值得注意的是，细菌和病毒与神经节苷脂的结合能力受唾液酸构型影响[20,21]。如，大肠杆菌K99纤维粘附素只与唾液酸形式为Neu5Gc的GM3的结合，而不与唾液酸形式为Neu5Ac的GM3结合[22]；对于猿猴病毒40（SV40），其对唾液酸形式为Neu5Gc的
江南大学硕士学位论文4图1-3化学糖基化反应途径[16]Fig.1-3ChemicalglycosylationreactionpathwaySeeberger小组[30]在2001年报道了一种固相合成寡糖的方法，他们利用寡糖固相合成仪合成了包括一种抗疟疾毒素寡糖-GPI六糖在内的多种寡糖，并将这种寡糖应用于糖类疫苗的开发。相对于液相合成法，利用固相合成法制备具备操作简单，产物易于分离等优势。然而，这些策略均无法解决糖基化反应中的区域和立体选择性问题。图1-4寡糖的固相合成Fig.1-4Solidphasesynthesisofoligosaccharides化学法的优点是反应灵活和且广泛适用，能实现寡糖链的大规模合成，但缺点在于反应过程过于繁琐复杂，纯化困难且区域选择性和立体选择性低致使产率不稳定等[31]。因此寻找一种区域和立体选择性好，无副产物生成的合成寡糖的方法成为一件在寡糖合成方面至关重要重要的事情。
【参考文献】：
期刊论文
[1]神经节苷脂氟化寡糖在大肠杆菌中的生物合成[J]. 刘新平,谭玉萌,张雪,冯雁,杨广宇. 生物技术通报. 2019(08)
[2]基于智能手机比色法定量检测BCA蛋白浓度[J]. 江珊,戴博. 分析试验室. 2019(05)
[3]肿瘤糖疫苗的研究进展[J]. 霍常鑫,叶新山. 药学学报. 2012(03)
本文编号：3546553
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一种典型的神经节苷脂结构[2,3]
江南大学硕士学位论文2图1-2神经节苷脂缩写名称中各部分含义Fig.1-2Themeaningofeachpartintheabbreviatednameofganglioside1.1.3神经节苷脂的功能研究神经节苷脂具有丰富的生物学功能[5]。一方面，神经节苷脂参与包括增殖、分化、存活和凋亡等细胞生理进程[6]，其相关基因缺乏会导致罕见的遗传疾病，例如溶酶体糖鞘脂贮积病[7]等。另一方面，神经节苷脂在神经元可塑性方面扮演着重要角色，具备保护和修复神经元的功能。临床前和临床研究均表明，GM1可以减轻神经毒素引起的神经损伤[8]。此外，神经节苷脂还是一种重要的离子转运调节器,可与多种钙离子通道作用调控胞内钙离子平衡[9]。基于上述功能，一些神经节苷脂（如研究最为广泛的GM1神经节苷脂）已被应用于治疗如阿尔兹海默[10,11]、帕金森综合症[12]等神经衰退型疾并外伤性中枢神经系统损伤以及神经毒素引起的神经损伤[13]。此外，临床试验表明，在怀孕期间和在配方奶中补充神经节苷脂是改善婴儿神经发育的安全可行的解决方案[14]。1.1.4神经节苷脂寡糖的功能研究除直接或间接参与上述生物学功能外，神经节苷脂寡糖还具备其他独特的作用。首先，许多寡糖结构在外源分子识别过程中扮演着重要角色[15]，是一些病毒、细菌毒素的特异性结合配体[16]。例如，霍乱毒素可与细胞表面的GM1结合[17]，肉毒杆菌毒素可与GT1b和GQ1b寡糖链结合[18]。因此通过开发神经节苷脂寡糖类似物阻碍细胞表面神经节苷脂和病原体的结合，可以有效抑制毒素对细胞表面的结合[19]。值得注意的是，细菌和病毒与神经节苷脂的结合能力受唾液酸构型影响[20,21]。如，大肠杆菌K99纤维粘附素只与唾液酸形式为Neu5Gc的GM3的结合，而不与唾液酸形式为Neu5Ac的GM3结合[22]；对于猿猴病毒40（SV40），其对唾液酸形式为Neu5Gc的
江南大学硕士学位论文4图1-3化学糖基化反应途径[16]Fig.1-3ChemicalglycosylationreactionpathwaySeeberger小组[30]在2001年报道了一种固相合成寡糖的方法，他们利用寡糖固相合成仪合成了包括一种抗疟疾毒素寡糖-GPI六糖在内的多种寡糖，并将这种寡糖应用于糖类疫苗的开发。相对于液相合成法，利用固相合成法制备具备操作简单，产物易于分离等优势。然而，这些策略均无法解决糖基化反应中的区域和立体选择性问题。图1-4寡糖的固相合成Fig.1-4Solidphasesynthesisofoligosaccharides化学法的优点是反应灵活和且广泛适用，能实现寡糖链的大规模合成，但缺点在于反应过程过于繁琐复杂，纯化困难且区域选择性和立体选择性低致使产率不稳定等[31]。因此寻找一种区域和立体选择性好，无副产物生成的合成寡糖的方法成为一件在寡糖合成方面至关重要重要的事情。
【参考文献】：
期刊论文
[1]神经节苷脂氟化寡糖在大肠杆菌中的生物合成[J]. 刘新平,谭玉萌,张雪,冯雁,杨广宇. 生物技术通报. 2019(08)
[2]基于智能手机比色法定量检测BCA蛋白浓度[J]. 江珊,戴博. 分析试验室. 2019(05)
[3]肿瘤糖疫苗的研究进展[J]. 霍常鑫,叶新山. 药学学报. 2012(03)
本文编号：3546553
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3546553.html
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