Hiyerarşik ve Programlanabilir Tek Pot Oligosakkarit Sentezi
Summary
Bu protokol, oligosakkaritlerin hiyerarşik ve programlanabilir tek pot sentezi için Auto-CHO yazılımının nasıl kullanılacağını göstermektedir. Ayrıca RRV tayini deneyleri ve SSEA-4’ün tek potlu glikozilasyonunun genel prosedürünü açıklar.
Abstract
Bu makalede, programlanabilir tek pot oligosakkarit sentezi için genel bir deneysel protokol sunar ve potansiyel sentetik çözümler üretmek için Auto-CHO yazılımının nasıl kullanılacağını göstermektedir. Programlanabilir tek-pot oligosakkarit sentezi yaklaşımı, nispi reaktivite değerlerinin (RRV) uygun sıralı sıralı sıralı tiyoglikozid yapı taşları (BBLs) kullanarak büyük miktarlarda hızlı oligosakkarit sentezini güçlendirmek için tasarlanmıştır. Auto-CHO bir BBL kütüphane (yaklaşık 150 doğrulanmış ve >50.000 sanal BBLs içeren) arayarak programlanabilir tek pot oligosakkarit sentezi için olası sentetik çözümler sağlayan bir grafik kullanıcı arayüzü ile çapraz platform yazılımıdır destek vektör regresyonu ile DOĞRU tahmin RRVs. Hiyerarşik tek pot sentezi algoritması Auto-CHO’da uygulanmıştır ve yeni BBL’ler olarak tek pot reaksiyonları tarafından oluşturulan parçaları kullanır. Buna ek olarak, Auto-CHO kullanıcıların daha fazla kullanım için değerli olanları tutmak için sanal BBLs için geribildirim vermek için izin verir. Bu çalışmada, pluripotent bir insan embriyonik kök hücre belirteci olan evrespesifik embriyonik antijen 4’ün (SSEA-4) tek pot sentezi gösterilmiştir.
Introduction
Karbonhidratlardoğadaher yerde 1,2, ama onların varlığı ve eylem modu keşfedilmemiş bir bölge kalır, moleküllerin bu sınıfa zor erişim esas nedeniyle3. Oligopeptidler ve oligonükleotidlerin otomatik sentezinden farklı olarak, oligosakkaritlerin otomatik sentezinin gelişimi zorlu bir görev olmaya devam etmektedir ve ilerleme nispeten yavaş olmuştur.
Bu sorunu çözmek için, Wong ve ark optimer4adlı programlanabilir bir yazılım programı kullanarak oligosakkaritlerin sentezi için ilk otomatik yöntemi geliştirdi , sıralı bir pot için ~ 50 BBLs bir kütüphaneden BBLs seçimi kılavuzları Reaksiyon. Her BBL, çeşitli koruma grupları tarafından ayarlanmış iyi tanımlanmış reaktivite ile tasarlanmış ve sentezlenmiştir. Bu yaklaşım la, otomatik sentez gelişiminde aşılması en zor sorunlar olarak kabul edilen sentez sırasında manipülasyon ve ara saflaştırmayı korumanın karmaşıklığı en aza indirilebilir. Bu ilerlemeye rağmen, yöntem hala oldukça sınırlıdır, BBLs sayısı çok küçük ve Optimer programı sadece bazı küçük oligosakkaritler işleyebilir gibi. Daha fazla BBLs ve tek pot reaksiyonları ve parça yoğuşma birden fazla geçer gerektiren daha karmaşık oligosakkaritler için, yazılım programının yükseltilmiş bir sürümü, Auto-CHO5, geliştirilmiştir.
Auto-CHO’da, BBL kütüphanesine tanımlanmış reaktiviteye sahip 50.000’den fazla BBL eklendi, 154 sentetik ve 50.000 sanal kitap da dahil olmak üzere. Bu BBLs temel özelliklerine dayalı makine öğrenimi tarafından tasarlanmıştır, hesaplanan NMR kimyasal vardiya6,7, ve moleküler tanımlayıcılar8, BbLs yapısını ve reaktivitesini etkileyen. Bu yükseltilmiş program ve mevcut BBLs yeni set ile, sentez kapasitesi genişletilir, ve gösterildiği gibi, ilgi çeşitli oligosakkaritler hızla hazırlanabilir. Bu yeni gelişmenin çeşitli biyolojik süreçlerdeki rollerinin ve bunların glikoproteinler ve glikolipidlerin yapıları ve işlevleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi için oligosakkaritsentezini kolaylaştıracağına inanılmaktadır. Ayrıca bu yöntemin araştırma topluluğuna ücretsiz olarak sunulduğu göz önüne alındığında, bu çalışmanın glikobilim topluluğuna önemli ölçüde fayda sağlayacağı düşünülmektedir. Temel insan embriyonik kök hücre belirteci sentezi, SSEA-45, Bu çalışmada gösterilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Auto-CHO yazılımı oligosakkaritler hiyerarşik ve programlanabilir bir pot sentezi devam etmek için kimyagerler yardımcı olmak için geliştirilmiştir5. Auto-CHO Java programlama dili tarafından inşa edilmiştir. Şu anda Windows, macOS ve Ubuntu’yı destekleyen bir GUI yazılımı ve çapraz platformudur. Yazılım Otomatik CHO web sitesi için ücretsiz olarak indirilebilir , ve MIT lisansı ile kaynak kodu github erişilebilir <https://githu…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Zirve Programı, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı [MOST 104-0210-01-09-02, MOST 105-0210-01-13-01, MOST 106-0210-01-15-02] ve NSF (1664283) dahil olmak üzere Akademi Sinica tarafından desteklenmiştir.
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
- Apweiler, R., Hermjakob, H., Sharon, N. On the frequency of protein glycosylation, as deduced from analysis of the SWISS-PROT database. Biochimica Et Biophysica Acta. 1473 (1), 4-8 (1999).
- Sears, P., Wong, C. -. H. Toward Automated Synthesis of Oligosaccharides and Glycoproteins. Science. 291 (5512), 2344-2350 (2001).
- Kulkarni, S. S., et al. “One-Pot” Protection, Glycosylation, and Protection-Glycosylation Strategies of Carbohydrates. Chemical Reviews. 118 (17), 8025-8104 (2018).
- Zhang, Z., et al. Programmable One-Pot Oligosaccharide Synthesis. Journal of the American Chemical Society. 121 (4), 734-753 (1999).
- Cheng, C. -. W., et al. Hierarchical and programmable one-pot synthesis of oligosaccharides. Nature Communications. 9 (1), 5202 (2018).
- . . ChemDraw. , (2019).
- Cheeseman, J. R., Frisch, &. #. 1. 9. 8. ;. . Predicting magnetic properties with chemdraw and gaussian. , (2000).
- Yap, C. W. PaDEL-descriptor: An open source software to calculate molecular descriptors and fingerprints. Journal of Computational Chemistry. 32 (7), 1466-1474 (2011).
- Ceroni, A., Dell, A., Haslam, S. M. The GlycanBuilder: a fast, intuitive and flexible software tool for building and displaying glycan structures. Source Code for Biology and Medicine. 2, 3 (2007).
- Damerell, D., et al. The GlycanBuilder and GlycoWorkbench glycoinformatics tools: updates and new developments. Biological Chemistry. 393 (11), 1357-1362 (2012).
