近期,江南大學生物工程學院高曉冬教授團隊在利用釀酒酵母孢子固定化酶技術催化合成人源寡糖方面取得了重要進展,研究成果“Spore-Encapsulating Glycosyltransferase Catalysis Tandem Reactions: Facile Chemoenzymatic Synthesis of Complex Human Glycans”正式發表于ACS Catalysis (2022, 12, 3181-3188,IF = 13.084)(https://doi.org/10.1021/acscatal.1c05630)。
唾液酸-半乳糖結構(Sia-Gal)是寡糖中最豐富的末端修飾單元,廣泛存在于生物體內的糖綴合物和游離糖鏈中,在信號轉導、細胞間相互作用等方面發揮著重要功能。唾液酸結構存在與否顯著影響寡糖的生物學特性和活性,并被認為與一些病理現象有關。為了系統研究Sia-Gal結構在寡糖中發揮的功能和生物學作用,開發一種簡便高效的大量獲取末端Sia-Gal結構的人源寡糖的方法具有非常重要的意義。釀酒酵母孢子作為一種新型的天然載體,因其獨特的孢子壁結構被應用于酶的固定化研究。但目前為止,未見有利用釀酒酵母孢子固定化酶技術合成人源寡糖的研究報道。
高曉冬教授團隊采用釀酒酵母孢子固定化酶策略,將兩種唾液酸轉移酶(ST)分別同一種半乳糖基轉移酶(GalT)共同封裝于釀酒酵母孢子表面,成功制備了兩種含有GalT和ST的釀酒酵母孢子膠囊。利用這兩種孢子膠囊,通過串聯反應大量制備了包括人乳寡糖(3'SL和6'SL)、N-聚糖生物標記物(ALG1-CDG生物標記物)、Core M1 O-Man聚糖、Core 3 O-GalNAc聚糖在內的一系列含有末端Sia-Gal結構的天然低聚糖,同時成功實現了包含有近期在SARS-CoV-2病毒S蛋白受體結合域中鑒定出的兩種帶有單唾液酸或雙唾液酸結構的Core 2 O-GalNAc聚糖文庫的系統制備。孢子酶固定化技術操作簡單,環境友好,可以進一步推廣到用于合成復雜寡糖的其它糖基轉移酶的固定化研究。
王寧副研究員和高曉冬教授為論文的共同通訊作者,18級博士研究生晁強為論文的第一作者。上述研究得到了國家自然科學基金(21778023;21807048;31971216和22077053),山東省科技創新重大專項(2019JZZY011006),糖化學與生物技術教育部重點實驗室開放課題(KLCCB-KF202101),生物工程學院青年人才托舉工程等項目資助。