階層的でプログラム可能なワンポットオリゴ糖合成
Summary
このプロトコルは、オリゴ糖の階層的かつプログラム可能なワンポット合成のためにAuto-CHOソフトウェアを使用する方法を示しています。また、RRV判定実験およびSSEA-4のワンポットグリコシル化の一般的な手順についても説明する。
Abstract
この記事では、プログラマブルワンポットオリゴ糖合成のための一般的な実験プロトコルを紹介し、潜在的な合成ソリューションを生成するためにAuto-CHOソフトウェアを使用する方法を示します。プログラム可能な1ポットオリゴ糖合成アプローチは、チオグリコシドビルディングブロック(LLL)を使用して大量の高速オリゴ糖合成を、相対反応性値(RRV)の適切な順に与えるように設計されています。Auto-CHOは、BBLライブラリ(約150の検証済みおよび>50,000仮想BbLを含む)を検索することにより、プログラマブルワンポットオリゴ糖合成のための可能な合成ソリューションを提供するグラフィカルユーザーインターフェイスを備えたクロスプラットフォームソフトウェアです。サポートベクトル回帰によって正確に予測されたRRV。階層的なワンポット合成のアルゴリズムはAuto-CHOで実装されており、ワンポット反応によって生成されたフラグメントを新しいBbLとして使用しています。さらに、Auto-CHOは、ユーザーがさらなる使用のために貴重なものを保つために仮想Bblのためのフィードバックを与えることができます。本研究では、多能性ヒト胚性幹細胞マーカーであるステージ特異的胚性抗原4(SSEA-4)のワンポット合成が実証されている。
Introduction
炭水化物は、自然1、2ではユビキタスであるが、その存在と行動様式は、主に分子3のこのクラスへのアクセスが困難なため、未知の領域のままである。オリゴペプチドおよびオリゴヌクレオチドの自動合成とは異なり、オリゴ糖の自動合成の開発は依然として困難な作業であり、進歩は比較的遅い。
この問題に取り組むために、Wong et al.は、オプティマー4と呼ばれるプログラム可能なソフトウェアプログラムを使用して、オリゴ糖の合成のための最初の自動化された方法を開発し、約50のBbLのライブラリから連続したワンポットのBbLの選択を導きます。反応。各BBLは、様々な保護グループによって調整された明確に定義された反応性で設計され、合成されました。このアプローチを用いると、合成時の操作や中間精製の複雑さを最小限に抑えることができ、自動合成の開発において克服するのが最も困難な課題と考えられてきた。この進歩にもかかわらず、BbLの数が少なすぎて、Optimerプログラムは特定の小さなオリゴ糖しか扱うことができないので、この方法はまだかなり制限されています。より多くのBBLとワンポット反応と断片凝縮の複数のパスを必要とするより複雑なオリゴ糖のために、ソフトウェアプログラムのアップグレード版Auto-CHO5が開発されました。
Auto-CHO では、BBL ライブラリに対して定義された反応性を持つ 50,000 を超える BBL が追加され、154 の合成および 50,000 の仮想ライブラリが追加されました。これらのBblは、基本的な特性に基づいて機械学習によって設計され、計算されたNMR化学シフト6、7、および分子記述子8は、Bblの構造および反応性に影響を与える。このアップグレードされたプログラムと利用可能な新しいBbLのセットにより、合成容量が拡張され、実証されているように、関心のあるいくつかのオリゴ糖を迅速に準備することができます。この新しい開発は、様々な生物学的プロセスにおける役割の研究と糖タンパク質および糖脂質の構造と機能への影響を研究するためのオリゴ糖の合成を促進すると考えられている。また、この方法が研究コミュニティに無料で利用できる場合、この研究はグリコサイエンスコミュニティに大きな利益をもたらすと考えられています。本研究では、必須ヒト胚性幹細胞マーカーSSEA-45の合成が実証されている。
Protocol
Representative Results
Discussion
Auto-CHOソフトウェアは、化学者がオリゴ糖5の階層的かつプログラム可能なワンポット合成を進めるのを支援するために開発されました。自動 CHO は Java プログラミング言語によって構築されました。現在、Windows、macOS、および Ubuntu をサポートしている GUI ソフトウェアとクロスプラットフォームです。ソフトウェアは、で自動CHOのウェブサ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、サミットプログラム、科学技術省[MOST 104-0210-01-09-02、MOST 105-0210-01-13-01、MOST 106-0210-01-15-02]、およびNSF(1664283)を含むアカデミア・シニカによって支援されました。
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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