Synthèse hiérarchique et programmable d'oligosaccharide d'un pot
Summary
Ce protocole montre comment utiliser le logiciel Auto-CHO pour la synthèse hiérarchique et programmable d’oligosaccharides. Il décrit également la procédure générale pour les expériences de détermination RRV et la glycosylation d’un pot de SSEA-4.
Abstract
Cet article présente un protocole expérimental général pour la synthèse programmable d’oligosaccharide d’un pot et démontre comment utiliser le logiciel Auto-CHO pour générer des solutions synthétiques potentielles. L’approche programmable de synthèse d’oligosaccharide d’un pot est conçue pour permettre la synthèse rapide d’oligosaccharide de grandes quantités utilisant des blocs de construction de thioglycoside (BBLs) avec l’ordre séquential approprié des valeurs relatives de réactivité (RRV). Auto-CHO est un logiciel multiplateforme avec une interface utilisateur graphique qui fournit des solutions synthétiques possibles pour la synthèse programmable d’oligosaccharide d’un pot en recherchant une bibliothèque BBL (contenant environ 150 BBL validés et 50 000 BBL virtuels) avec régression des vIV par le soutien de la régression vectorielle. L’algorithme de synthèse hiérarchique d’un pot a été implémenté dans Auto-CHO et utilise des fragments générés par des réactions d’un pot comme nouveaux BBLs. En outre, Auto-CHO permet aux utilisateurs de donner des commentaires pour les BBL virtuels pour garder ceux de valeur pour une utilisation ultérieure. La synthèse d’un pot de l’antigène embryonnaire 4 (SSEA-4), qui est un marqueur embryonnaire pluripotent de cellules souches embryonnaires, est démontrée dans ce travail.
Introduction
Les glucides sont omniprésents dans la nature1,2, mais leur présence et leur mode d’action restent un territoire inexploré, principalement en raison de l’accès difficile à cette classe de molécules3. Contrairement à la synthèse automatisée des oligopeptides et des oligonucléotides, le développement de la synthèse automatisée des oligosaccharides reste une tâche formidable, et les progrès ont été relativement lents.
Pour s’attaquer à ce problème, Wong et coll. ont mis au point la première méthode automatisée de synthèse des oligosaccharides à l’aide d’un logiciel programmable appelé Optimer4, qui guide la sélection des BBL à partir d’une bibliothèque de 50 BBL pour un pot séquentiel Réactions. Chaque BBL a été conçu et synthétisé avec une réactivité bien définie accordée par divers groupes de protection. Grâce à cette approche, les complexités de la protection de la manipulation et de la purification intermédiaire peuvent être réduites au minimum lors de la synthèse, qui ont été considérées comme les questions les plus difficiles à surmonter dans le développement de la synthèse automatisée. Malgré cette avancée, la méthode est encore assez limitée, car le nombre de BBL est trop petit et le programme Optimer ne peut gérer que certains petits oligosaccharides. Pour les oligosaccharides plus complexes qui nécessitent plus de BBLs et plusieurs passes de réactions d’un pot et de condensation fragmentaire, une version améliorée du logiciel, Auto-CHO5, a été développé.
Dans Auto-CHO, plus de 50 000 BBL avec une réactivité définie à la bibliothèque BBL ont été ajoutées, dont 154 synthétiques et 50 000 virtuels. Ces BBLs ont été conçus par l’apprentissage automatique basé sur des propriétés de base, les décalages chimiques calculés de RMN6,7, et les descripteurs moléculaires8, qui affectent la structure et la réactivité des BBLs. Avec ce programme amélioré et un nouvel ensemble de BBL disponibles, la capacité de synthèse est augmentée, et comme démontré, plusieurs oligosaccharides d’intérêt peuvent être rapidement préparés. On croit que ce nouveau développement facilitera la synthèse des oligosaccharides pour l’étude de leurs rôles dans divers processus biologiques et de leurs impacts sur les structures et les fonctions des glycoprotéines et des glycolipides. On pense également que ce travail profitera considérablement à la communauté des glycosciences, étant donné que cette méthode est disponible gratuitement pour la communauté de la recherche. La synthèse du marqueur humain essentiel de cellules souches embryonnaires, SSEA-45, est démontrée dans ce travail.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le logiciel Auto-CHO a été développé pour aider les chimistes à procéder à la synthèse hiérarchique et programmable d’oligosaccharides5. Auto-CHO a été construit par le langage de programmation Java. Il s’agit d’un logiciel GUI et multi-plateforme, qui prend actuellement en charge Windows, macOS, et Ubuntu. Le logiciel peut être téléchargé gratuitement pour le site Web auto-CHO à l’adresse suivante : https://sites.google.com/view/auto-cho/home-gt;, et son code source avec licence M…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été appuyé par l’Academia Sinica, y compris le Programme du Sommet, le ministère des Sciences et de la Technologie [MOST 104-0210-01-09-02, MOST 105-0210-01-13-01, MOST 106-0210-01-15-02] et NSF (1664283).
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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