En vindende kombination til glykoproteinsyntese

Mange processer i kroppen reguleres af proteinernes funktioner. For eksempel, næsten alle molekyler – såsom DNA, proteiner, oligosaccharider, og små bioaktive molekyler - genereres af enzymer. Imidlertid, ændringer i proteinfunktioner som reaktion på unormale forhold forårsager kritiske sygdomme. Forskere fra Osaka University har påvist en hurtig, robust kemisk metode til fremstilling af de meget rene (homogene) glycoproteiner, der er nødvendige for at undersøge disse ændringer. Deres resultater blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

Effektiviteten af ​​enzymer og funktionelle proteiner reguleres af proteinmodifikationer. En typisk proteinmodifikation er glycosylering - tilføjelse af sukkerkæder kaldet glycaner til proteiner for at give glycoproteiner. Glykoproteiner findes på celleoverfladen og i kropsvæsker og spiller vigtige roller i mange biologiske processer. Imidlertid, de dannede glykoproteiner kan have mange forskellige glykanstrukturer. Derfor, at studere hvilke glykanstrukturer, der er afgørende for individuelle biologiske begivenheder, er udfordrende.

Produktionen af ​​glykoproteiner såsom biologiske lægemidler - terapeutika fremstillet af, eller indeholdende komponenter af, levende organismer - bruger pattedyrcelleekspressionsmetoder, men det er ikke muligt at regulere strukturen af ​​den glycan, der tilsættes proteinet. Kemisk syntese er derfor den bedste måde at lave homogene glykoproteiner, der er egnede til grundlæggende biologiske eksperimenter. Imidlertid, kemiske metoder kræver over 100 kemiske konverteringstrin og er tidskrævende.

Osaka-forskerne identificerede en hidtil uset og effektiv amidbindingsdannelsesreaktion mellem glycan-aminosyre og to peptider:diacyldisulfidkobling og thiosyreindfangningsligering. De viste, at glycosyl asparagin thiosyre udviste fremragende kemoselektiv kobling med peptider, og de anvendte betingelser kunne generere glycosylpolypeptid inden for nogle få kemiske omdannelsestrin.

"Vi brugte i det væsentlige glycosyl asparagin til at danne en forbindelse mellem to funktionelle peptider, giver et glykoprotein, " forklarer undersøgelsens første forfatter Kota Nomura. "Vi opnåede dette på blot et par trin, gør det til en yderst effektiv tilgang med lidt spild af værdifulde glycanmaterialer."

Holdet demonstrerede gennemførligheden af ​​deres teknik ved at syntetisere to cytokinglycoproteiner. Cytokiner er vigtige bioaktive molekyler, der er involveret i inflammation og immunrespons. En pålidelig fremstilling af dem gav derfor et vigtigt bevis på nytten af ​​den nye syntetiske rute.

"Vi har demonstreret et pålideligt middel til at syntetisere glycoproteiner, som vil muliggøre en grundig undersøgelse af glykans biologiske funktion, såvel som generering af biologiske lægemidler, ", forklarer den tilsvarende forfatter Yasuhiro Kajihara.