Den seneste forskning fra Shanghai Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Sciences, har overvundet det komplekse problem med sphingolipidsyntese, hvor methyl - -cyclodextrin (M CD) spiller en nøglerolle.
Forskergruppen ledet af Li Tiehai fra Shanghai Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Sciences, har udviklet en biomimetisk kemisk enzymatisk syntesestrategi medieret af "værts-gæstekemi", der med succes opnår effektiv fremstilling af strukturelt forskellige og komplekse sphingolipider.
Denne undersøgelse brugte selv--samlingen af methyl-- -cyclodextrin med amfifil glycosphingosin, der indlejrede fedtkæden i cyclodextrins hydrofobe hulrum, mens sukkerkæden blev eksponeret for den hydrofile overflade, hvilket letter den jævne udvikling af enzymatiske katalytiske reaktioner.
1. Løs synteseproblemet
Sphingolipider er komplekse biofile biomolekyler, der er vidt udbredt i celler og væv, og de deltager i en række vigtige fysiologiske og patologiske processer såsom cellegenkendelse, immunflugt, patogeninfektion og tumormetastaser.
På grund af deres iboende heterogenitet og strukturelle kompleksitet er det meget vanskeligt direkte at isolere og opnå vel-definerede og tilstrækkelige glykolipider fra naturlige prøver. Imidlertid er reglen om kemisk syntese begrænset af den lave koblingseffektivitet af sukkerkæder og lipider.
Den lave vandopløselighed af glycolipidsubstrater hindrer også i høj grad den effektive udvikling af enzymatiske reaktioner. Disse faktorer fører tilsammen til enorme udfordringer i syntesen af komplekse sphingolipider med forskellige strukturer.
2. Kernen i innovationsstrategien
Forskerholdet ledet af Li Tiehai, offentliggjort i Journal of the American Chemical Society (JACS), brugte den unikke molekylære struktur af methyl - -cyclodextrin.
Methyl-- -cyclodextrin-selv-samler sig med amfifil glycosylsphingosin for at danne et værts-gæstekompleks, hvilket tillader fedtkædedelen at blive indlejret i dens hydrofobe hulrum, mens sukkerkædedelen eksponeres for den hydrofile overflade.
Denne samlingsmetode giver en ideel grænseflade til enzym-katalyserede reaktioner, og de dannede glycolipidprodukter kan hurtigt oprenses gennem C18 fast-faseekstraktion.
3. Byg en diversificeret sukker- og lipidbank
Ved effektivt at introducere en anden fedtkæde gennem selektive acyleringsreaktioner konstruerede forskerholdet med succes et bibliotek af 20 neutrale og sure sphingolipider med forskellige fucosylerings- og sialacidificeringsmodifikationer.
Dette glykolipidbibliotek omfatter globo--, ganglio---, neolacto--- og lacto--serierne af glycolipider af væsentlig biologisk betydning, hvilket giver et materielt grundlag for forskning i immunterapireagenser og vacciner baseret på glycolipider.
4. Det har brede anvendelsesmuligheder
Ud over dets anvendelse i glycolipidsyntese har methylbeta-cyclodextrin også vist stor værdi på det medicinske område. Det kan øge opløseligheden og biotilgængeligheden af lægemidler, øge effektiviteten af lægemidlerne eller reducere doseringen, justere eller kontrollere frigivelseshastigheden af lægemidler, sænke lægemidlers toksiske virkninger og bivirkninger og øge lægemidlers stabilitet.
Nylige patenter viser, at M CD og dets præparater også kan bruges til at fremstille osteogene hæmmende lægemidler, hvilket giver nye terapeutiske strategier for knoglehyperplasisygdomme og regulering af frakturheling.
Den biomimetiske syntesestrategi baseret på methyl - -cyclodextrin kompenserer ikke kun for manglen på glykolipidbibliotekskonstruktionsteknologi i sukkervidenskabelig forskning, men giver også en ny metode til effektiv syntese af komplekse glycolipider.
