Sintesi gerarchica e programmabile di Oligosaccaride
Summary
Questo protocollo dimostra come utilizzare il software Auto-CHO per la sintesi gerarchica e programmabile di oligosaccharides. Descrive anche la procedura generale per gli esperimenti di determinazione RRV e la glicosilazione di SSEA-4.
Abstract
Questo articolo presenta un protocollo sperimentale generale per la sintesi programmabile di oligosaccharide e dimostra come utilizzare il software Auto-CHO per generare potenziali soluzioni sintetiche. L’approccio programmabile di sintesi di oligosaccharide è progettato per potenziare la sintesi rapida di oligosaccharide di grandi quantità utilizzando blocchi costitutivi del tioglicoside (BBL) con l’ordine sequenziale appropriato dei valori di reattività relativi (RRV). Auto-CHO è un software multipiattaforma con un’interfaccia utente grafica che fornisce possibili soluzioni sintetiche per la sintesi programmabile di oligosaccharide monopot ricercando una libreria BBL (contenente circa 150 bbL convalidate e >50.000 BBL virtuali) con RRV stimati con precisione per regressione vettoriale di supporto. L’algoritmo per la sintesi gerarchica di un piatto è stato implementato in Auto-CHO e utilizza frammenti generati da reazioni one-pot come nuovi BBL. Inoltre, Auto-CHO consente agli utenti di fornire feedback per bbL virtuali per mantenere quelli preziosi per un ulteriore utilizzo. In questo lavoro viene dimostrata la sintesi one-pot dell’antigene embrionale 4 (SSEA-4), che è un pennarello flessibile di cellule staminali embrionali umane, in questo lavoro.
Introduction
I carboidrati sono onnipresenti in natura1,2, 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 calcolati6,7, 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.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il software Auto-CHO è stato sviluppato per aiutare i chimici a procedere gerarchica e programmabile sintesi one-pot di oligosaccharides5. Auto-CHO è stato costruito da linguaggio di programmazione Java. Si tratta di un software GUI e multipiattaforma, che attualmente supporta Windows, macOS e Ubuntu. Il software può essere scaricato gratuitamente per il sito Auto-CHO all’indirizzo e il suo codice sorgente con licenza MIT è accessibile da GitHub al…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da Academia Sinica, tra cui il Summit Program, Ministry of Science and Technology [MOST 104-0210-01-09-02, MOST 105-0210-01-13-01, MOST 106-0210-01-15-02], e 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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