계층적 및 프로그래밍 가능한 원팟 올리고사카라이드 합성
Summary
이 프로토콜은 올리고당의 계층적 및 프로그래밍 가능한 원팟 합성을 위해 Auto-CHO 소프트웨어를 사용하는 방법을 보여줍니다. 또한 SSEA-4의 RRV 측정 실험 및 1포트 글리코실화에 대한 일반적인 절차를 설명한다.
Abstract
이 문서에서는 프로그래밍 가능한 한 냄비 올리고당 합성을 위한 일반적인 실험 프로토콜을 제시하고 잠재적인 합성 솔루션을 생성하기 위한 Auto-CHO 소프트웨어를 사용하는 방법을 보여줍니다. 프로그래밍 가능한 1-pot 올리고당 합성 접근법은 상대 반응성 값(RRV)의 적절한 순차적 순서로 티오글리코사이드 빌딩 블록(BBL)을 사용하여 다량의 빠른 올리고당 합성을 강화하도록 설계되었습니다. Auto-CHO는 BBL 라이브러리(약 150개의 검증 및 >50,000개의 가상 BbL 포함)를 검색하여 프로그래밍 가능한 한 냄비 올리고당 합성을 위한 가능한 합성 솔루션을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스를 갖춘 크로스 플랫폼 소프트웨어입니다. 지원 벡터 회귀를 통해 RRV를 정확하게 예측합니다. 계층적 원팟 합성 알고리즘은 Auto-CHO에서 구현되었으며, 한 냄비 반응에 의해 생성된 조각을 새로운 BbL로 사용합니다. 또한 Auto-CHO를 사용하면 가상 BBL에 대한 피드백을 제공하여 더 많은 사용을 위해 귀중한 것들을 유지할 수 있습니다. 다능성 인간 배아 줄기 세포 마커인 단계 특이적 배아 항원 4(SSEA-4)의 원팟 합성이 이 작업에서 입증된다.
Introduction
탄수화물은자연1,2에서유비쿼터스이지만, 그들의 존재와 행동 모드는 주로 분자3의이클래스에 대한 접근이 어렵기 때문에 미지의 영역으로 남아 있습니다. 올리고펩티드와 올리고뉴클레오티드의 자동 합성과는 달리, 올리고당의 자동 합성은 여전히 어려운 과제이며, 진행은 상대적으로 느렸습니다.
이 문제를 해결하기 위해 Wong 등은 연속적으로 ~ 50 BBL 라이브러리에서 BbL 선택을 안내하는 Optimer4라는프로그래밍 가능한 소프트웨어 프로그램을 사용하여 올리고당을 합성하는 최초의 자동화 방법을 개발했습니다. 반응. 각 BBL은 다양한 보호 그룹에 의해 조정된 잘 정의된 반응성으로 설계 및 합성되었습니다. 이러한 접근법을 사용하여, 자동화된 합성의 발달에서 극복하기 가장 어려운 문제로 여겨진 합성 중에 조작 및 중간 정제를 보호하는 복잡성을 최소화할 수 있다. 이 사전에도 불구하고, 이 방법은 여전히 매우 제한되어, BBL의 수가 너무 작고 Optimer 프로그램은 특정 작은 올리고 당을 처리 할 수 있습니다. 더 많은 VBL과 한 냄비 반응 및 조각 응축의 여러 패스를 필요로하는 더 복잡한 올리고 당을 위해 소프트웨어 프로그램의 업그레이드 된 버전인 Auto-CHO5가개발되었습니다.
Auto-CHO에서는 154개의 합성 및 50,000개의 가상 라이브러리를 포함하여 BBL 라이브러리에 대한 정의된 반응성을 가진 50,000개 이상의 BBL이 추가되었습니다. 이러한 BbL은 기본 특성, 계산된 NMR 화학 적 시프트6,7및분자 설명자8을기반으로 기계 학습에 의해 설계되었으며, 이는 BBL의 구조 및 반응성에 영향을 미칩니다. 이 업그레이드된 프로그램과 새로운 BbL 세트를 사용할 수 있게 되면 합성 용량이 확장되고 입증된 바와 같이 여러 올리고당도 신속하게 준비할 수 있습니다. 이 새로운 개발은 다양한 생물학적 과정에서 의 역할과 당단백질과 글리콜리피의 구조와 기능에 미치는 영향에 대한 연구를 위해 올리고당의 합성을 용이하게 할 것으로 믿습니다. 또한 이 방법이 연구 커뮤니티에서 무료로 사용할 수 있다는 점을 감안할 때 이 연구가 글리코사이언스 커뮤니티에 상당한 도움이 될 것으로 생각됩니다. 필수 인간 배아 줄기 세포 마커인 SSEA-45의합성이 이 작업에서 입증된다.
Protocol
Representative Results
Discussion
Auto-CHO 소프트웨어는 화학자가 올리고당5의계층적 및 프로그래밍 가능한 원팟 합성을 진행할 수 있도록 지원하기 위해 개발되었습니다. 자동 CHO는 자바 프로그래밍 언어에 의해 만들어진. 그것은 GUI 소프트웨어 및 크로스 플랫폼, 현재 윈도우를 지원 하는, 맥 OS, 그리고 우분투. 이 소프트웨어는 자동 CHO 웹 사이트에서 무료로 다운로드 할 수 있습니다 .;https://sites.google.com/view/auto…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 정상 회담 프로그램, 과학 기술부 [MOST 104-0210-01-09-02, most 105-0210-01-13-01, MOST 106-0210-01-15-02], NSF (1664283)를 포함한 학계 시니카의 지원을 받았습니다.
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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