Hierarkisk og programmerbar One-Pot Oligosaccharide syntese

Summary

Denne protokollen viser hvordan du bruker Auto-CHO programvare for hierarkiske og programmerbare One-Pot syntese av oligosaccharides. Den beskriver også den generelle fremgangsmåten for RRV fastsettelse eksperimenter og en-pott glykosylering av SSEA-4.

Abstract

Denne artikkelen presenterer en generell eksperimentell protokoll for programmerbare en-pott Oligosaccharide syntese og demonstrerer hvordan du bruker Auto-CHO programvare for å generere potensielle syntetiske løsninger. Den programmerbare One-Pot Oligosaccharide syntese tilnærming er utformet for å styrke rask Oligosaccharide syntese av store mengder ved hjelp thioglycoside byggeklosser (fat oljeekvivalenter per) med riktig sekvensiell rekkefølge av relative reaktivitet verdier (RRVs). Auto-CHO er en kryssplattform programvare med et grafisk brukergrensesnitt som gir mulige syntetiske løsninger for programmerbare en-pott Oligosaccharide syntese ved å søke en BBL bibliotek (inneholder ca 150 validert og > 50000 virtuelle fat oljeekvivalenter per) med nøyaktig spådd RRVs ved å støtte vektor regresjon. Algoritmen for hierarkisk en-pott syntese er implementert i Auto-CHO og bruker fragmenter generert av en-pott reaksjoner som nye fat oljeekvivalenter per. I tillegg lar Auto-CHO brukere å gi tilbakemelding for virtuelle fat oljeekvivalenter per å holde verdifulle seg for videre bruk. One-Pot syntese av scene-spesifikke embryonale antigen 4 (SSEA-4), som er en pluripotent menneskelig embryonale stilk cellen markør, er demonstrert i dette arbeidet.

Introduction

Karbohydrater er allestedsnærværende i natur^1,2, men deres tilstedeværelse og virkemåte forblir en ukjent territorium, hovedsakelig på grunn av vanskelig tilgang til denne klassen av molekyler³. I motsetning til automatisert syntese av oligopeptides og oligonukleotider, forblir utviklingen av automatisert syntese av oligosaccharides en formidabel oppgave, og fremgangen har vært relativt langsom.

For å takle dette problemet, utviklet Wong et al. den første automatiserte metoden for syntese av oligosaccharides ved hjelp av en programmerbar programvare som heter Optimer⁴, som styrer valg av fat oljeekvivalenter per fra et bibliotek med ~ 50 fat oljeekvivalenter per for sekvensiell en-pott Reaksjoner. Hver BBL ble designet og syntetisert med veldefinerte reaktivitet innstilt av ulike beskytte grupper. Ved hjelp av denne tilnærmingen, kompleksiteten i å beskytte manipulasjon og mellomliggende rensing kan minimeres under syntese, som har vært betraktet som de vanskeligste spørsmålene å overvinne i utviklingen av automatisert syntese. Til tross for dette forhånd, er metoden fortsatt ganske begrenset, som antall fat oljeekvivalenter per er for liten og Optimer programmet kan bare håndtere visse små oligosaccharides. For mer komplekse oligosaccharides som krever mer fat oljeekvivalenter per og flere passerer av en-pott reaksjoner og fragment kondens, en oppgradert versjon av programmet, Auto-CHO⁵, har blitt utviklet.

I Auto-CHO, mer enn 50 000 fat oljeekvivalenter per med definerte reaktivitet til BBL biblioteket har blitt lagt til, inkludert 154 syntetiske og 50 000 virtuelle seg. Disse fat oljeekvivalenter per ble designet av maskinlæring basert på grunnleggende egenskaper, beregnet NMR kjemiske Skift^6,7, og molekylære beskrivelser⁸, som påvirker strukturen og reaktivitet av fat oljeekvivalenter per. Med denne oppgraderte programmet og nye sett med fat oljeekvivalenter per tilgjengelig, syntese kapasitet er utvidet, og som demonstrert, flere oligosaccharides av interesse kan raskt være forberedt. Det antas at denne nye utviklingen vil lette syntesen av oligosaccharides for studiet av sine roller i ulike biologiske prosesser og deres virkninger på strukturer og funksjoner av glykoproteiner og glykolipider. Det er også antatt at dette arbeidet vil gagne glycoscience samfunnet betydelig, gitt at denne metoden er tilgjengelig for forsknings samfunnet gratis. Syntese av de essensielle menneskelige embryonale stilk cellen markør, SSEA-4⁵, er demonstrert i dette arbeidet.

Protocol

1. Auto-CHO programvare manipulasjon Java Runtime Environment-installasjonen: Kontroller at Java Runtime Environment (JRE) er installert på enheten. Hvis JRE er installert, går du til neste trinn, “programvare initialisering”; Hvis ikke, Last ned og Installer JRE i henhold til brukerens operativsystem som finnes på: . Programvare initialisering: gå til Auto-CHO nettsted på og las…

Representative Results

Auto-CHO søkeresultat basert på standard parameterinnstillinger indikerer SSEA-4 kan være syntetisert av en [2 + 1 + 3] en-pott reaksjon. Figur 3 viser programvare skjermbilde av SSEA-4 søkeresultat. Når det er valgt en trisakkarid som reduserer slutt Acceptor (Figur 3, etikett 1), viser programmet fire mulige løsninger for spørringen. Den første løsningen har ett fragment (Figur 3, etikett …

Discussion

Auto-CHO programvare ble utviklet for å bistå kjemikere å gå hierarkisk og programmerbare en-pott syntese av oligosaccharides⁵. Auto-CHO ble bygget av Java programmeringsspråk. Det er en GUI programvare og krysset-plattform, hvilke aktuelle hjelper Vinduer, macOS, og Ubuntu. Programvaren kan lastes ned gratis for Auto-CHO hjemmeside på , og kildekoden med MIT-lisensen kan nås fra GitHub på .

<p class…

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