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【ACS Catal.】甲壳素脱乙酰酶对壳聚糖低聚物和聚合物选择性N-酰基化

壳聚糖来源于丰富的天然资源甲壳素,具有独特的理化性质和生物活性,是功能性生物聚合物中用途最广、前景最为广阔的一类。壳聚糖可以通过以羟基和氨基为目标的各种功能化进一步改进或修饰。然而,用于功能化的化学路线通常使用苛刻的化学品,往往产生低取代度产物,并且通常缺乏化学选择性。

近期,University of MuensterBruno M. Moerschbacher组报道了一种利用重组几丁质脱乙酰酶(CDA)进行壳聚糖N-酰基化的生物催化方法。虽然CDA的生理作用是甲壳素和壳聚糖的脱乙酰化,但该研究发现,CDA可通过四面体氧阴离子中间体催化“反向”反应

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图片来源:ACS Catal.

 

由于几丁质脱乙酰基酶具有一定的共底物混杂性,作者利用一系列小分子羧酸作为共底物,探索了真菌Colletotrichum lindemuthianum来源的CDAClCDA)对N-酰基化葡萄糖胺四聚体和聚葡萄糖胺的催化能力。

图片来源:ACS Catal.

 

随后,使用超高性能亲水液相色谱-串联质谱(UHPLC-HILIC-MS)分析所得四聚体,由此确定了其酰基化反应动力学参数,并更深入地了解了ClCDA共底物范围的局限性。


图片来源:ACS Catal.

 

以聚葡萄糖胺为底物,得到了取代率高达0.7N-丙炔酸乙酰化壳聚糖聚合物。

图片来源:ACS Catal.

 

铜催化叠氮化物炔环加成反应CuAAC)可产生荧光标记的聚合物,为使用这种化学酶方法对壳聚糖进行点击功能化提供了原理证明。鉴于甲壳素脱乙酰基酶的已知区域选择性(在反向N-乙酰化过程中保留),该过程可能提供具有非随机取代模式的多种功能化壳聚糖。

图片来源:ACS Catal.


参考文献:Chitin Deacetylase as a Biocatalyst for the Selective N‑Acylation of Chitosan Oligo- and Polymers

ACS Catal. 2021, 11, 14456−14466

原文作者:Max Linhorst, Jasper Wattjes, and Bruno M. Moerschbacher*


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