Hiërarchische en programmeerbare One-pot oligosaccharide synthese

Koolhydraten zijn alomtegenwoordig in de natuur^{1,2, maar}hun aanwezigheid en werkingswijze blijven een onbekend^{gebied, voornamelijk}als gevolg van moeilijke toegang tot deze klasse van moleculen³. In tegenstelling tot de geautomatiseerde synthese van oligopeptides en oligonucleotiden, blijft de ontwikkeling van de geautomatiseerde synthese van oligosacchariden een formidabele taak en is de vooruitgang relatief traag.

Om dit probleem aan te pakken, ontwikkelde Wong et al. de eerste geautomatiseerde methode voor de synthese van oligosacchariden met behulp van een programmeerbaar softwareprogramma genaamd Optimer⁴, dat de selectie van bbl’s uit een bibliotheek van ~ 50 bbls voor sequentiële One-pot Reacties. Elke BBL werd ontworpen en gesynthetiseerd met goed gedefinieerde reactiviteit afgestemd door verschillende beschermende groepen. Met deze aanpak kunnen de complexiteit van het beschermen van manipulatie en tussentijdse zuivering worden geminimaliseerd tijdens de synthese, die zijn beschouwd als de moeilijkste problemen om te overwinnen in de ontwikkeling van geautomatiseerde synthese. Ondanks dit voorschot is de methode nog steeds vrij beperkt, omdat het aantal Bbl’s te klein is en het Optimer-programma alleen bepaalde kleine oligosacchariden kan verwerken. Voor complexere oligosacchariden die meer Bbl’s en meerdere Passes van One-pot reacties en fragment condensatie vereisen, is een geüpgrade versie van het softwareprogramma, auto-CHO⁵, ontwikkeld.

In auto-CHO zijn meer dan 50.000 Bbl’s met gedefinieerde reactiviteit aan de BBL-bibliotheek toegevoegd, waaronder 154 synthetische en 50.000 virtuele. Deze bbl’s zijn ontworpen door machine learning op basis van basiseigenschappen, berekende NMR-chemische verschuivingen^6,7en moleculaire descriptoren⁸, die de structuur en reactiviteit van de bbl’s beïnvloeden. Met dit bijgewerkte programma en nieuwe set BBLs beschikbaar, de synthese capaciteit wordt uitgebreid, en zoals aangetoond, verschillende oligosacchariden van belang kunnen snel worden voorbereid. Er wordt aangenomen dat deze nieuwe ontwikkeling de synthese van oligosacchariden voor de studie van hun rollen in verschillende biologische processen en hun effecten op de structuren en functies van glycoproteïnen en glycolipiden zal vergemakkelijken. Er wordt ook gedacht dat dit werk de glycologie Gemeenschap aanzienlijk ten goede zal komen, gezien het feit dat deze methode gratis beschikbaar is voor de onderzoeksgemeenschap. Synthese van de essentiële menselijke embryonale stamcel marker, SSEA-4⁵, wordt in dit werk gedemonstreerd.