通过改造糖链生物合成途径合成具有生物医学重要意义的寡糖

论文摘要

糖，作为生物体内一类重要的生物分子，不仅广泛存在于生物体内，而且其功能涉及到许多重要疾病的发生发展过程。尤其是细胞表面的糖蛋白及糖脂复合物中的寡糖结构，在许多生命过程中都发挥着重要的作用，包括细胞的通讯与分化过程，分子识别与信号转导，以及生物的生理、病理和发育过程。因此，寡糖已被普遍视作一种潜在药物广泛应用于癌症的免疫治疗和预防感染及中和毒素的治疗。目前已有研究证实，寡糖结构决定了糖蛋白药物的生物活性、药物动力学和药效。因此，进一步研究各种寡糖结构的生物功能无疑对生物活性多糖的应用具有重要的意义。 然而，由于目前无法提供足够数量的寡糖，已造成寡糖在现代药物学领域中的应用受到严重制约。当前对于蛋白与核酸生物功能的研究进行的比较深入，其相应的体外合成技术也比较成熟。与之相反，复杂的糖分子及其体外合成的研究则进展缓慢，其主要困难在于糖链结构的多样性与复杂性，即糖苷键种类、立体结构及分枝的多样性与复杂性。此外，DNA与蛋白的一级结构是由模版编码的，而糖的生物合成则需要各种不同起源的酶的协同作用才能实现。特定糖链的合成技术已成为研究其细胞学功能的瓶颈。因此，研究糖链的合成已成为糖生物学领域的一个重要方面，目前世界各地的实验室已在该领域开展了许多相关研究工作。 当前复杂糖链的合成主要有两种策略，即化学法合成与酶法合成。化学合成具有机动灵活的特点，可以合成天然与非天然的糖链结构。各种有机保护官能团的应用扩展了化学合成的范围，可以获得大量非天然的糖分子。但是化学合成糖链在实际应用中比较困难，其步骤多、产量低、立体选择性差的特点在某种程度上使化学法合成受到了限制。而利用生物天然合成途径的酶法合成具有反应条件温和、步骤简单、产量高的优势，更重要的是，酶法合成具有良好的立体选择性，因此近年来糖链的酶法合成受到了广泛的重视。然而酶法合成也具有一定的缺点，其应用在很大程度上受到了昂贵的糖核苷酸供体的限制。通过改造生物合成途径，利用糖核苷酸再生的技术已被证明是极具前景的获得昂贵核苷酸供体的策略。 我们课题组“超级菌／超级粒”技术的目的是达到糖核苷酸的高效再生。这种概念可进一步贯彻于寡糖链的生物酶法合成。即将寡糖生物合成途径中所需的多种酶基因克隆到同一个质粒中，得到一个具有重组多酶基因簇的人造质粒，将该多酶基因簇质粒转化入单一微生物菌株中，通过工程菌的发酵提供从单糖到寡糖生物合成

论文目录

• ABSTRACT
• 摘要
• LIST OF SYMBOL
• CHAPTER1 INTRODUCTION
• 1.1 - Foreword
• 1.2 - Oligosaccharide biosynthesis associated enzymes
• 1.2.1 Glycosidases
• 1.2.2 Glycosynthases
• 1.2.3 Glycosyltransferases
• 1.3 - Sugar nucleotide biosynthetic pathways
• 1.3.1 Regeneration systems of UDP-Gal, UDP-Glc, and UDP-GlcA
• 1.3.2 Regeneration systems of UDP-GlcNAc and UDP-GalNAc
• 1.3.3 Regeneration systems for GDP-Man and GDP-Fuc
• 1.3.4 CMP-Neu5Ac regeneration
• 1.4 - Biosynthesis approaches of oligosaccharides
• 1.4.1 Enzyme-based oligosaccharide synthesis
• 1.4.2 Oligosaccharide synthesis by biotransformation
• 1.4.3 The "Superbeads" and "Superbug" technology developed by Wang's Group
• 1.5 - Conclusions and Perspectives
• CHAPTER2 REASSEMBLED BIOSYNTHETIC PATHWAY FOR A LARGE-SCALE SYNTHESIS OF CMP-SlALIC ACID
• 2.1 - Background and significance
• 2.2 - Experimental
• 2.3 - Results and Discussion
• 2.4 - Conclusion
• CHAPTER 3 ENZYMATIC SYNTHESIS OF （ISO）GLOBOTRIHEXOSE
• 3.1 - Background and significance
• 3.2 - Experimental
• 3.3 - Results and discussion
• 3.4 - Conclusion
• CHAPTER 4 SUMMARY
• APPENDIX
• APPENDIX A: LIST OF TABLES
• APPENDIX B: LIST OF FIGURES
• APPENDIX C: LIST OF SCHEMES
• 1HNMR,¹³CNMR and Mass Spectra'>APPENDIX D: Selected ¹HNMR,¹³CNMR and Mass Spectra
• REFERENCES
• ACKNOWLEDGMENTS
• LIST OF PUBLICATIONS
• 学位论文评阅及答辩情况表