全细胞与唾液酸转移酶多酶联合催化合成唾液酸寡糖

摘要

唾液酸寡糖及其众多衍生物广泛分布于各种生物组织中，具有重要的生物学功能。如何快速、大量获得唾液酸寡糖和它们的衍生物，是唾液酸生物学和药物研究领域中的重要基础问题之一。现有的唾液酸寡糖制备技术普遍存在过程复杂、产率低、成本高等缺点，因此难以规模化放大并满足市场和科研的需求。
　　本论文依托中国科学院微生物研究所构建的唾液酸高产菌（E.coli K-12）基础上，结合CMP-唾液酸合成酶（NmCSS）和唾液酸转移酶（Pm2,3ST或Pd2,6ST），建立了“全细胞联合双酶催化”唾液酸寡糖及其衍生物的高效合成体系，主要包括以下三个方面的内容：
　　1、利用化学合成方法合成了一系列 N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)的衍生物，因为GlcNAc糖环上含有活性基团（如-OH），需要用到保护基和脱保护的一些策略，选择性地修饰某些基团，该过程方法相对简单，能够高产率地得到目的化合物。
　　2、利用中国科学院微生物研究所构建的唾液酸高产菌（E.coli K-12）全细胞催化一步合成唾液酸及其衍生物，该工程菌能够高度表达酶催化反应的酶 ATP合成酶、二位异构差向酶(GNE)、唾液酸醛缩酶（NanA），并且这些酶对底物具有很大的宽容性，能把各种单糖转化为特殊的唾液酸及其衍生物。
　　3、利用双酶CMP-唾液酸合成酶(NmCSS)、唾液酸转移酶(Pm2,3ST或Pd2,6ST）一步法高效地合成了唾液酸寡糖及其衍生物，这两种酶同样对供体和受体有很大的宽容性，能够将很多唾液酸衍生物和受体糖链分子组合在一起，酶催化法能够有效地控制唾液酸寡糖衍生物的立体构象，解决了化学合成方法难以解决的问题，具有很大的发展潜力。
　　本论文组合了化学合成、全细胞催化和双酶法，发展出一条唾液酸寡糖及其衍生物合成的新策略，从简单易得的GlcNAc或对其进行化学修饰得到的衍生物出发，通过一步反应即可获得结构复杂的天然唾液酸寡糖或其天然和非天然衍生物，该方法简单高效、成本低、能快速地得到一系列唾液酸寡糖及其衍生物。论文的顺利完成不仅可获得结构多样的唾液酸衍生物和唾液酸寡糖衍生物，为后续的唾液酸生物学和药物学研究提供充足的物质储备，还可为运用多学科交叉方法解决糖科学领域中的难点问题提供新的借鉴。

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第一章 绪论

1.1唾液酸寡糖及其衍生物

1.2唾液酸寡糖及其衍生物的研究进展

1.2.1唾液酸，CMP-唾液酸研究背景

1.2.2唾液酸寡糖及其衍生物研究现状

第二章 唾液酸寡糖及其衍生物的合成研究

2.1课题的提出

2.2研究内容、目的和意义

2.2.1研究内容

2.2.2目的和意义

2.3实验部分

2.3.1 N-乙酰葡糖糖胺衍生物和糖链受体的化学合成

2.3.2全细胞催化合成唾液酸及其衍生物

2.3.3双酶法合成唾液酸寡糖及其衍生物

第三章 结果与讨论

3.1 N-乙酰（葡萄/甘露）糖胺衍生物和糖链受体的化学合成

3.2全细胞催化合成唾液酸及其衍生物

3.3双酶法合成唾液酸寡糖及其衍生物

第四章 结论

参考文献

致谢

附录 化合物图谱