stringtranslate.com

Гликопептид

Гликопептиды — это пептиды , содержащие углеводные фрагменты ( гликаны ), ковалентно присоединенные к боковым цепям аминокислотных остатков , составляющих пептид.

За последние несколько десятилетий было признано, что гликаны на поверхности клеток (прикрепленные к мембранным белкам или липидам ) и те, которые связаны с белками ( гликопротеины ), играют важную роль в биологии. Например, было показано, что эти конструкции играют важную роль в оплодотворении , [1] иммунной системе , [ 2] развитии мозга , [3] эндокринной системе , [3] и воспалении . [3] [4] [5]

Синтез гликопептидов предоставляет исследователям биологические зонды для выяснения функции гликанов в природе и продуктов, которые имеют полезные терапевтические и биотехнологические применения. [ требуется пояснение ] [ требуется цитата ]

Разнообразие гликопептидных связей

Н-Связанные гликаны

N -связанные гликаны получили свое название из-за того, что гликан прикреплен к остатку аспарагина (Asn, N), и являются одними из самых распространенных связей, встречающихся в природе. Хотя большинство N-связанных гликанов имеют форму GlcNAc-β-Asn [6], были обнаружены и другие, менее распространенные структурные связи, такие как GlcNac-α-Asn [7] и Glc-Asn [8] . В дополнение к своей функции в сворачивании белка и прикреплении к клетке, N-подобные гликаны белка могут модулировать функцию белка, в некоторых случаях действуя как переключатель включения-выключения. [5]

GlcNAc-β-Asn

О-Связанные гликаны

O -связанные гликаны образуются путем связи между боковой гидроксильной цепью аминокислоты (обычно из серина или треонина ) с гликаном. Большинство O -связанных гликанов принимают форму GlcNac-β-Ser/Thr или GalNac-α-Ser/Thr. [6]

GlcNac-β-Ser

С-Связанные гликаны

Из трех связей наименее распространенными и наименее понятными являются C -связанные гликаны. C-связь относится к ковалентному присоединению маннозы к остатку триптофана . Примером C-связанного гликана является α-маннозилтриптофан. [9] [10]

Синтез гликопептидов

В литературе описано несколько методов синтеза гликопептидов. Наиболее распространенные стратегии из этих методов перечислены ниже.

Твердофазный синтез пептидов

В твердофазном пептидном синтезе (SPPS) существуют две стратегии синтеза гликопептидов: линейная и конвергентная сборка. Линейная сборка основана на синтезе строительных блоков и последующем использовании SPPS для соединения строительных блоков. Схема этого подхода проиллюстрирована ниже.

Схема 1. Обзор стратегии линейной сборки

Существует несколько методов синтеза моносахаридных аминокислотных строительных блоков, как показано ниже.

Схема 2. а) Приготовление аминокислотного моносахаридного строительного блока на смоле [11] б) Приготовление свободного аминокислотного моносахаридного строительного блока [12]

При условии, что моносахаридный аминокислотный строительный блок стабилен в условиях пептидной связи, условиях снятия защиты амина и расщепления смолы. Линейная сборка остается популярной стратегией синтеза гликопептидов с множеством примеров в литературе. [13] [14] [15]

В стратегии конвергентной сборки пептидная цепь и остаток гликана сначала синтезируются отдельно. Затем гликан гликозилируется на определенном остатке пептидной цепи. Этот подход не так популярен, как линейная стратегия, из-за плохих выходов реакции на этапе гликозилирования . [16]

Другая стратегия создания библиотек гликопептидов заключается в использовании метода синтеза Glyco-SPOT. [17] Этот метод расширяет существующий метод синтеза SPOT. [18] В этом методе библиотеки гликопептидов производятся на целлюлозной поверхности (например, фильтровальной бумаге), которая действует как твердая фаза. Гликопептиды производятся путем нанесения защищенных FMOC аминокислот, что позволяет проводить синтез в масштабе микрограммов (наномолей) с использованием очень малых количеств гликоаминокислот. Масштаб этого метода может быть преимуществом для создания библиотек для скрининга за счет использования меньших количеств гликоаминокислот на пептид. Однако для создания больших количеств гликопептидов традиционные твердофазные методы на основе смол будут лучше.

Нативная химическая лигация

Нативная химическая лигация (NCL) — это конвергентная синтетическая стратегия, основанная на линейном соединении фрагментов гликопептида. Эта техника использует хемоселективную реакцию между N-концевым остатком цистеина на одном фрагменте пептида с тиоэфиром на C-конце другого фрагмента пептида [19], как показано ниже.

Схема 3 Механизм нативного химического лигирования

В отличие от стандартного SPPS (который ограничен 50 аминокислотными остатками), NCL позволяет конструировать большие гликопептиды. Однако стратегия ограничена тем фактом, что для нее требуется остаток цистеина на N-конце , аминокислотный остаток, который редко встречается в природе. [19] Однако эта проблема частично решается путем селективной десульфуризации остатка цистеина до аланина . [20]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Talbot P.; Shur BD; Myles DG (2003). «Клеточная адгезия и оплодотворение: этапы транспортировки ооцитов, взаимодействия сперматозоидов с zona pellucida и слияния сперматозоидов с яйцеклеткой». Biology of Reproduction . 68 (1): 1–9. doi : 10.1095/biolreprod.102.007856 . PMID  12493688. S2CID  10166894.
  2. ^ Rudd PM; Elliott T.; Cresswell P.; Wilson IA; Dwek RA (2001). «Гликозилирование и иммунная система». Science . 291 (5512): 2370–2376. Bibcode :2001Sci...291.2370R. doi :10.1126/science.291.5512.2370. PMID  11269318.
  3. ^ abc Varki A (1993). «Биологическая роль олигосахаридов — все теории верны». Glycobiology . 3 (2): 97–130. doi :10.1093/glycob/3.2.97. PMC 7108619 . PMID  8490246. 
  4. ^ Bertozzi CR; Kiessling LL (2001). «Химическая гликобиология». Science . 291 (5512): 2357–2364. Bibcode :2001Sci...291.2357B. doi :10.1126/science.1059820. PMID  11269316. S2CID  9585674.
  5. ^ ab Maverakis E, Kim K, Shimoda M, Gershwin M, Patel F, Wilken R, Raychaudhuri S, Ruhaak LR, Lebrilla CB (2015). «Гликаны в иммунной системе и теория аутоиммунитета на основе измененных гликанов». J Autoimmun . 57 (6): 1–13. doi :10.1016/j.jaut.2014.12.002. PMC 4340844 . PMID  25578468. 
  6. ^ ab Vliegenthart JFG; Casset F. (1998). «Новые формы гликозилирования белков». Current Opinion in Structural Biology . 8 (5): 565–571. doi : 10.1016/s0959-440x(98)80145-0. hdl : 1874/5477 . PMID  9818259. S2CID  9360182.
  7. ^ Шибата С.; Такеда Т.; Натори Й. (1988). «Структура нефритогенозида — нефритогенного гликопептида с альфа-N-гликозидной связью». Журнал биологической химии . 263 (25): 12483–12485. doi : 10.1016/S0021-9258(18)37780-9 . PMID  3410849.
  8. ^ Wieland F.; Heitzer R.; Schaefer W. (1983). «Аспарагинилглюкоза — новый тип углеводной связи». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 80 (18): 5470–5474. Bibcode : 1983PNAS...80.5470W. doi : 10.1073/pnas.80.18.5470 . PMC 384279. PMID  16593364 . 
  9. ^ Debeer T.; Vliegenthart JFG; Loffler A.; Hofsteenge J. (1995). «Остаток гексопиранозила, который C-гликозидно связан с боковой цепью триптофана-7 в человеческой РНКазе US, является альфа-мармопиранозой». Биохимия . 34 (37): 11785–11789. doi :10.1021/bi00037a016. hdl : 1874/5760 . PMID  7547911. S2CID  22324479.
  10. ^ Ихара, Ёсито; Инай, Йоко; Икезаки, Мидори; Мацуи, Ин-Сук Л.; Манабе, Сино; Ито, Юкисиге (2014). «C-маннозилирование: модификация триптофана в клеточных белках». Гликосаука: биология и медицина : 1–8. дои : 10.1007/978-4-431-54836-2_67-1. ISBN 978-4-431-54836-2. S2CID  82050024.
  11. ^ Jansson AM; Meldal M.; Bock K. (1990). «Активный эфир N-Fmoc-3-O-[Ac4-Alpha-D-Manp-(1-]2)-Ac3-Alpha-D-Manp-1-]-Threonine-O-Pfp как строительный блок в твердофазном синтезе O-связанного диманнозилгликопептида». Tetrahedron Letters . 31 (48): 6991–6994. doi :10.1016/s0040-4039(00)97224-1.
  12. ^ Elofsson M.; Walse B.; Kihlberg J. (1991). «Строительные блоки для синтеза гликопептидов – гликозилирование 3-меркаптопропионовой кислоты и Fmoc-аминокислот с незащищенными карбоксильными группами». Tetrahedron Letters . 32 (51): 7613–7616. doi :10.1016/0040-4039(91)80548-k.
  13. ^ Li HG; Li B.; Song HJ; Breydo L.; Baskakov IV; Wang LX (2005). «Хемоферментативный синтез гликопептидов HIV-1V3, несущих два N-гликана, и влияние гликозилирования на пептидный домен». Журнал органической химии . 70 (24): 9990–9996. doi :10.1021/jo051729z. PMID  16292832.
  14. ^ Ямамото Н.; Такаянаги Ю.; Ёсино А.; Сакакибара Т.; Кадзихара Ю. (2007). «Подход к синтезу сиалилгликопептидов, связанных с аспарагином, имеющих неповрежденные и однородные комплексные ундекадисиалилолигосахариды». Химия: Европейский журнал . 13 (2): 613–625. doi :10.1002/chem.200600179. PMID  16977655.
  15. ^ Shao N.; Xue J.; Guo ZW (2003). «Химический синтез гликопептидов CD52, содержащих кислотно-лабильную фукозильную связь». Журнал органической химии . 68 (23): 9003–9011. doi :10.1021/jo034773s. PMID  14604374.
  16. ^ Гэмблин Д.П.; Скэнлан Э.М.; Дэвис Б.Г. (2009). «Синтез гликопротеина: обновление». Chemical Reviews . 109 (1): 131–163. doi :10.1021/cr078291i. PMID  19093879.
  17. ^ Мехта, AY; Вирайя, РХ; Дутта, С; Гот, СК; Ханес, М.С.; Гао, К; Ставенхаген, К; Кардиш, Р; Мацумото, Ю; Хаймбург-Молинаро, Дж; Бойс, М; Поль, НЛБ; Каммингс, Р.Д. (29 июня 2020 г.). «Параллельный синтез гликопептидных библиотек Glyco-SPOT». Клеточная химическая биология . 27 (9): 1207–1219.e9. doi :10.1016/j.chembiol.2020.06.007. ПМЦ 7556346 . ПМИД  32610041. 
  18. ^ Хилперт, К; Винклер, ДФ; Хэнкок, Р.Э. (2007). «Пептидные массивы на целлюлозной подложке: SPOT-синтез, эффективный по времени и стоимости метод синтеза большого количества пептидов параллельным и адресуемым способом». Nature Protocols . 2 (6): 1333–49. doi :10.1038/nprot.2007.160. PMID  17545971. S2CID  32143600.
  19. ^ ab Nilsson BL; Soellner MB; Raines RT (2005). «Химический синтез белков». Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 34 : 91–118. doi :10.1146/annurev.biophys.34.040204.144700. PMC 2845543 . PMID  15869385. 
  20. ^ Wan Q.; Danishefsky SJ (2007). «Специальная десульфуризация цистеина на основе свободных радикалов: мощный прогресс в синтезе полипептидов и гликополипептидов». Angew. Chem . 119 (48): 9408–9412. Bibcode : 2007AngCh.119.9408W. doi : 10.1002/ange.200704195. PMID  18046687.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки