पदानुक्रमिक और प्रोग्रामेबल वन-पोट ओलिगोसैकराइड संश्लेषण
Summary
इस प्रोटोकॉल oligosaccharides के पदानुक्रमित और प्रोग्राम एक पॉट संश्लेषण के लिए ऑटो-चो सॉफ्टवेयर का उपयोग करने के लिए कैसे प्रदर्शित करता है। यह भी आरआरवी निर्धारण प्रयोगों और SSEA-4 के एक पॉट ग्लाइकोसिलिएशन के लिए सामान्य प्रक्रिया का वर्णन करता है।
Abstract
यह आलेख प्रोग्राम एक-पोट ओलिगोसैकराइड संश्लेषण के लिए एक सामान्य प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है और दर्शाता है कि संभावित सिंथेटिक समाधान उत्पन्न करने के लिए ऑटो-चो सॉफ्टवेयर का उपयोग कैसे करें। प्रोग्राम एक पॉट ओलिगोसैकराइड संश्लेषण दृष्टिकोण रिश्तेदार प्रतिक्रिया मूल्यों (RRVs) के उपयुक्त अनुक्रमिक क्रम के साथ थायोग्लाइकोसाइड बिल्डिंग ब्लॉक (BBLs) का उपयोग कर बड़ी मात्रा में तेजी से oligosaccharide संश्लेषण को सशक्त बनाने के लिए बनाया गया है। ऑटो-CHO एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस है कि एक BBL पुस्तकालय (के बारे में 150 मान्य और gt;gt;50,000 आभासी BBLs के साथ) खोज द्वारा प्रोग्राम एक पॉट oligosaccharide संश्लेषण के लिए संभव सिंथेटिक समाधान प्रदान करता है के साथ एक पार मंच सॉफ्टवेयर है समर्थन वेक्टर प्रतिगमन द्वारा सही भविष्यवाणी RRVs. पदानुक्रमित एक पॉट संश्लेषण के लिए एल्गोरिथ्म ऑटो-चॉ में लागू किया गया है और नए BBLs के रूप में एक पॉट प्रतिक्रियाओं द्वारा उत्पन्न टुकड़े का उपयोग करता है. इसके अलावा, ऑटो-CHO उपयोगकर्ताओं को आभासी BBLs के लिए प्रतिक्रिया देने के लिए आगे के उपयोग के लिए मूल्यवान लोगों को रखने के लिए अनुमति देता है. चरण-विशिष्ट भ्रूण प्रतिजन 4 (SSEA-4) का एक-पोट संश्लेषण, जो एक pluripotent मानव भ्रूण स्टेम सेल मार्कर है, इस काम में प्रदर्शन किया है.
Introduction
कार्बोहाइड्रेट प्रकृति में सर्वव्यापी हैं1,2, लेकिन उनकी उपस्थिति और कार्रवाई की विधा एक अज्ञात क्षेत्र है, मुख्य रूप से अणुओं के इस वर्ग के लिए मुश्किल पहुँच के कारण3. ओलिगोपेप्टाइड्स और ओलिगोन्यूक्लिओटाइड्स के स्वचालित संश्लेषण के विपरीत, ओलिगोसैकेराइड्स के स्वचालित संश्लेषण का विकास एक मजबूत कार्य बना हुआ है, और प्रगति अपेक्षाकृत धीमी रही है।
इस समस्या से निपटने के लिए, वोंग एट अल. एक प्रोग्राम सॉफ्टवेयर प्रोग्राम Optimer4कहा जाता है, जो अनुक्रमिक एक पॉट के लिए $ 50 BBLs के एक पुस्तकालय से BBLs के चयन गाइड का उपयोग कर oligosaccharides के संश्लेषण के लिए पहली स्वचालित विधि विकसित की है प्रतिक्रियाओं. प्रत्येक BBL डिजाइन और विभिन्न सुरक्षा समूहों द्वारा देखते अच्छी तरह से परिभाषित प्रतिक्रिया के साथ संश्लेषित किया गया था. इस दृष्टिकोण का उपयोग करना, हेरफेर और मध्यवर्ती शुद्धि की रक्षा की जटिलताओं संश्लेषण के दौरान कम से कम किया जा सकता है, जो सबसे कठिन मुद्दों को स्वचालित संश्लेषण के विकास में दूर माना गया है. इस अग्रिम के बावजूद, विधि अभी भी काफी प्रतिबंधित है, के रूप में BBLs की संख्या बहुत छोटा है और Optimer कार्यक्रम केवल कुछ छोटे oligosaccharides संभाल कर सकते हैं. अधिक जटिल oligosaccharides है कि अधिक BBLs और एक पॉट प्रतिक्रियाओं और टुकड़ा संघनन के कई गुजरता की आवश्यकता के लिए, सॉफ्टवेयर प्रोग्राम का एक उन्नत संस्करण, ऑटो-CHO5,विकसित किया गया है.
ऑटो-सीएचओ में, BBL लाइब्रेरी के लिए परिभाषित प्रतिक्रिया के साथ 50,000 से अधिक BBLs 154 सिंथेटिक और 50,000 आभासी लोगों सहित जोड़ा गया है। इन बी बी एल को मूल गुणों, परिकलित एनएमआर रासायनिक पाली6,7, और आण्विक वर्णनकर्ता8के आधार पर मशीन लर्निंग द्वारा डिजाइन किया गया था, जो बीबीएल की संरचना और प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है। इस उन्नत कार्यक्रम और उपलब्ध BBLs के नए सेट के साथ, संश्लेषण क्षमता का विस्तार किया है, और के रूप में प्रदर्शन किया, ब्याज की कई oligosaccharides तेजी से तैयार किया जा सकता है. यह माना जाता है कि इस नए विकास के विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं में उनकी भूमिका ओंकार के अध्ययन के लिए oligosaccharides के संश्लेषण और ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड के संरचनाओं और कार्यों पर उनके प्रभावों की सुविधा होगी. यह भी सोचा है कि इस काम ग्लाइकोसाइंस समुदाय काफी लाभ होगा, यह देखते हुए कि इस विधि से नि: शुल्क अनुसंधान समुदाय के लिए उपलब्ध है. आवश्यक मानव भ्रूण स्टेम सेल मार्कर का संश्लेषण, SSEA-45,इस काम में प्रदर्शन किया है.
Protocol
Representative Results
Discussion
ऑटो-सीएचओ सॉफ्टवेयर को ऑलिगोसैकेराइड्स5के पदानुक्रमित और प्रोग्रामेबल वन-पोट संश्लेषण को आगे बढ़ाने के लिए केमिस्टों की सहायता के लिए विकसित किया गया था। ऑटो-CHO जावा प्रोग्रामिंग भाषा द्वार…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस कार्य को शिखर सम्मेलन कार्यक्रम, विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय [सबसे 104-0210-01-09-02, सबसे 105-0210-01-13-01, सबसे 106-0210-01-15-02], और एनएसएफ (1664283) सहित एकेडमिया साइना द्वारा समर्थित किया गया था।
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
- Apweiler, R., Hermjakob, H., Sharon, N. On the frequency of protein glycosylation, as deduced from analysis of the SWISS-PROT database. Biochimica Et Biophysica Acta. 1473 (1), 4-8 (1999).
- Sears, P., Wong, C. -. H. Toward Automated Synthesis of Oligosaccharides and Glycoproteins. Science. 291 (5512), 2344-2350 (2001).
- Kulkarni, S. S., et al. “One-Pot” Protection, Glycosylation, and Protection-Glycosylation Strategies of Carbohydrates. Chemical Reviews. 118 (17), 8025-8104 (2018).
- Zhang, Z., et al. Programmable One-Pot Oligosaccharide Synthesis. Journal of the American Chemical Society. 121 (4), 734-753 (1999).
- Cheng, C. -. W., et al. Hierarchical and programmable one-pot synthesis of oligosaccharides. Nature Communications. 9 (1), 5202 (2018).
- . . ChemDraw. , (2019).
- Cheeseman, J. R., Frisch, &. #. 1. 9. 8. ;. . Predicting magnetic properties with chemdraw and gaussian. , (2000).
- Yap, C. W. PaDEL-descriptor: An open source software to calculate molecular descriptors and fingerprints. Journal of Computational Chemistry. 32 (7), 1466-1474 (2011).
- Ceroni, A., Dell, A., Haslam, S. M. The GlycanBuilder: a fast, intuitive and flexible software tool for building and displaying glycan structures. Source Code for Biology and Medicine. 2, 3 (2007).
- Damerell, D., et al. The GlycanBuilder and GlycoWorkbench glycoinformatics tools: updates and new developments. Biological Chemistry. 393 (11), 1357-1362 (2012).
