分享一篇发表在JACS上的文章，题目为“An Automation Platform for the Chemoenzymatic Synthesis of Complex Sulfated and Branched Glycans”，通讯作者是来自乔治亚大学的Geert-Jan Boons教授，他主要研究糖的化学合成。这篇文章中作者开发了一种自动化合成策略和平台，适用于合成含有磺酸化和分支结构的复杂聚糖。
聚糖与许多重要的生物过程相关，人工合成这些聚糖有助于我们研究相关生理过程的分子机制。哺乳动物的糖链仅由十种单糖组成，但由于不同的排列和连接方式，有着极其丰富的结构。因此，发展一种通用的自动化合成策略有助于快速获得这些丰富的糖链。
糖基转移酶的酶促反应具有区域特异性和立体特异性，然而不同酶促反应的环境不同，在每步合成之后都需要经历复杂的纯化、更换缓冲体系等步骤，大大限制了自动化合成的发展。另外，一些具有复杂支链结构的糖链在合成中需要极其多的保护基团和去保护步骤，导致合成步骤非常繁杂。
作者团队在19年发表的两篇文章分别解决了这两个问题。前者引入了一种含磺酸盐的标签，带标签的反应产物可以通过离子交换柱快速纯化并更换缓冲体系，使得多步酶促反应间可以高效衔接。后者针对所用的糖基转移酶需要识别N-乙酰基的特点，使用乙酰基的电子等排体三氟乙酰基（TFA），将含有N-TFA的单糖连接到糖链后，经过简单的反应将N-TFA转化为N-H或N-Boc等衍生物，从而阻断酶的识别，随后可以通过乙酰化反应将其重新转化为N-Ac进行后续糖链的延伸，使得含复杂支链的糖链合成得以简化。
然而，这两种方法却无法结合到一起使用，原因是NH-TFA无法耐受离子交换柱纯化中使用的碳酸氢铵溶液。并且一些含有强电荷，比如磺酸化修饰的糖，无法通过离子交换柱方法纯化。
作者在这篇文章的工作中解决了这一痛点，首先开发了一种新的2-甲基萘（2-Methylnaphthalene，Nap）标签，引入标签后可以增强产物疏水性，通过C18柱固相萃取（SPE）便捷地纯化反应产物，纯化过程兼容TFA基团和强电荷的磺酸化修饰。
所用的酶由于带有His-tag，可以经一步镍柱纯化除去。作者设计了三种SPE纯化模式，可以完美覆盖合成中的酶促反应、非酶促水相反应以及非酶促有机相反应三种类型化学反应的纯化过程。
最后，作者展示了一系列使用自动化平台合成复杂糖链的例子，证明了该策略的可行性和高效性。
总之，本文在先前研究的基础上，优化了糖链的自动化合成策略，使其可以适用于含有磺酸化和分支结构的复杂糖链的合成。
本文作者：HTY
责任编辑：TZS
DOI：10.1021/jacs.5c22181
原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c22181
