Sintesi gerarchica e programmabile di Oligosaccaride

I carboidrati sono onnipresenti in natura^1,2, ma la loro presenza e modalità di azione rimangono un territorio inesplorato, principalmente a causa del difficile accesso a questa classe di molecole³. A differenza della sintesi automatizzata di oligopeptidi e oligonucleotidi, lo sviluppo della sintesi automatizzata degli oligosaccaridi rimane un compito formidabile e i progressi sono stati relativamente lenti.

Per affrontare questo problema, Wong et al. ha sviluppato il primo metodo automatizzato per la sintesi di oligosaccarides utilizzando un programma software programmabile chiamato Optimer⁴, che guida la selezione di BBL da una libreria di 50 BBL per un monopiatto sequenziale Reazioni. Ogni BBL è stato progettato e sintetizzato con reattività ben definita sintonizzata da vari gruppi di protezione. Utilizzando questo approccio, le complessità di protezione della manipolazione e della purificazione intermedia possono essere ridotte al minimo durante la sintesi, che sono state considerate le questioni più difficili da superare nello sviluppo della sintesi automatizzata. Nonostante questo progresso, il metodo è ancora abbastanza limitato, come il numero di BBL è troppo piccolo e il programma Optimer in grado di gestire solo alcuni piccoli oligosaccharides. Per oligosaccharides più complessi che richiedono più BBL e passaggi multipli di reazioni one-pot e condensa di frammenti, è stata sviluppata una versione aggiornata del programma software, Auto-CHO⁵.

In Auto-CHO, sono stati aggiunti più di 50.000 BBL con reattività definita nella libreria BBL, tra cui 154 sintetici e 50.000 virtuali. Questi BBL sono stati progettati dall’apprendimento automatico sulla base di proprietà di base, spostamenti chimici NMR calcolati^6,7, e descrittori molecolari⁸, che influenzano la struttura e la reattività dei BBL. Con questo programma aggiornato e un nuovo set di BBL disponibili, la capacità di sintesi viene espansa e, come dimostrato, diversi oligosaccharidi di interesse possono essere rapidamente preparati. Si ritiene che questo nuovo sviluppo faciliterà la sintesi di oligosaccharides per lo studio dei loro ruoli in vari processi biologici e il loro impatto sulle strutture e le funzioni di glicoproteine e glicolididi. Si pensa anche che questo lavoro andrà a beneficio della comunità della glicoscience in modo significativo, dato che questo metodo è a disposizione della comunità di ricerca gratuitamente. La sintesi del marcatore essenziale di cellule staminali embrionali umane, SSEA-4⁵, è dimostrata in questo lavoro.