Síntesis jerárquica y programable de oligosacáridos de una olla
Summary
Este protocolo demuestra cómo utilizar el software Auto-CHO para la síntesis jerárquica y programable de oligosacáridos. También describe el procedimiento general para los experimentos de determinación de RRV y la glicosilación de una olla de SSEA-4.
Abstract
Este artículo presenta un protocolo experimental general para la síntesis de oligosacáridos de una olla programable y demuestra cómo utilizar el software Auto-CHO para generar soluciones sintéticas potenciales. El enfoque programable de síntesis de oligosacáridos de una olla está diseñado para potenciar la síntesis rápida de oligosacáridos de grandes cantidades utilizando bloques de construcción de tioglicósidos (BBL) con el orden secuencial adecuado de los valores de reactividad relativa (RRV). Auto-CHO es un software multiplataforma con una interfaz gráfica de usuario que proporciona posibles soluciones sintéticas para la síntesis de oligosacáridos de una olla programable mediante la búsqueda de una biblioteca BBL (que contiene alrededor de 150 bBL validados y >50.000 bBL virtuales) con RCV predichos con precisión mediante la regresión vectorial de soporte. El algoritmo para la síntesis jerárquica de un solo pozo se ha implementado en Auto-CHO y utiliza fragmentos generados por reacciones de un solo disco como nuevas BBB. Además, Auto-CHO permite a los usuarios dar comentarios para las BBB virtuales para mantener los valiosos para su uso posterior. En este trabajo se muestra la síntesis de una olla del antígeno embrionario 4 específico de la etapa (SSEA-4), que es un marcador de células madre embrionarias humanas pluripotentes.
Introduction
Los carbohidratos son omnipresentes en la naturaleza1,2, pero su presencia y modo de acción siguen siendo un territorio desconocido, principalmente debido al difícil acceso a esta clase de moléculas3. A diferencia de la síntesis automatizada de oligopéptidos y oligonucleótidos, el desarrollo de la síntesis automatizada de oligosacáridos sigue siendo una tarea formidable, y el progreso ha sido relativamente lento.
Para abordar este problema, Wong y otros desarrollaron el primer método automatizado para la síntesis de oligosacáridos utilizando un programa de software programable llamado Optimer4, que guía la selección de BBLs de una biblioteca de 50 BCL para Reacciones. Cada BBL fue diseñado y sintetizado con una reactividad bien definida ajustada por varios grupos de protección. Con este enfoque, las complejidades de la protección de la manipulación y la purificación intermedia se pueden minimizar durante la síntesis, que se han considerado los problemas más difíciles de superar en el desarrollo de la síntesis automatizada. A pesar de este avance, el método sigue siendo bastante restringido, ya que el número de BBLs es demasiado pequeño y el programa Optimer sólo puede manejar ciertos oligosacáridos pequeños. Para oligosacáridos más complejos que requieren más BBB y múltiples pasadas de reacciones de un solo disco y condensación de fragmentos, se ha desarrollado una versión actualizada del programa de software, Auto-CHO5.
En Auto-CHO, se han añadido más de 50.000 BL con reactividad definida a la biblioteca BBL, incluyendo 154 sintéticos y 50.000 virtuales. Estas BBL fueron diseñadas por aprendizaje automático basado en propiedades básicas, cambios químicos de RMN calculadas6,7y descriptores moleculares8,que afectan a la estructura y reactividad de las BBB. Con este programa actualizado y un nuevo conjunto de BBL disponibles, la capacidad de síntesis se expande, y como se ha demostrado, se pueden preparar rápidamente varios oligosacáridos de interés. Se cree que este nuevo desarrollo facilitará la síntesis de oligosacáridos para el estudio de sus funciones en diversos procesos biológicos y sus impactos en las estructuras y funciones de las glicoproteínas y glucólidos. También se cree que este trabajo beneficiará significativamente a la comunidad de la glucociencia, dado que este método está disponible para la comunidad investigadora de forma gratuita. La síntesis del marcador esencial de células madre embrionarias humanas, SSEA-45, se demuestra en este trabajo.
Protocol
Representative Results
Discussion
El software Auto-CHO fue desarrollado para ayudar a los químicos a proceder a la síntesis jerárquica y programable de una olla de oligosacáridos5. Auto-CHO fue construido por el lenguaje de programación Java. Es un software GUI y multiplataforma, que actualmente es compatible con Windows, macOS y Ubuntu. El software se puede descargar de forma gratuita para el sitio web de Auto-CHO en , y su código fuente con licencia MIT se puede acceder desde el…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por Academia Sinica, incluyendo el Programa de la Cumbre, Ministerio de Ciencia y Tecnología [MOST 104-0210-01-09-02, MOST 105-0210-01-13-01, MOST 106-0210-01-15-02] y NSF (1664283).
Materials
| Acetonitrile | Sigma-Aldrich | 75-05-8 | |
| Anhydrous magnesium sulfate | Sigma-Aldrich | 7487-88-9 | |
| Cerium ammonium molybdate | TCI | C1794 | |
| Dichloromethane | Sigma-Aldrich | 75-09-2 | |
| Drierite | Sigma-Aldrich | 7778-18-9 | |
| Ethyl acetate | Sigma-Aldrich | 141-78-6 | |
| Methanol | Sigma-Aldrich | 67-56-1 | |
| Molecular sieves 4 Å | Sigma-Aldrich | ||
| n-Hexane | Sigma-Aldrich | 110-54-3 | |
| N-Iodosuccinimide | Sigma-Aldrich | 516-12-1 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | 144-55-8 | |
| Sodium thiosulfate | Sigma-Aldrich | 10102-17-7 | |
| Toluene | Sigma-Aldrich | 108-88-3 | |
| Trifluoromethanesulfonic acid | Sigma-Aldrich | 1493-13-6 |
References
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