細菌表面的脂多糖（簡稱LPS）是革蘭氏陰性菌細胞壁的重要成分，其多糖大都具有誘導炎癥的效應，是細菌內毒素的主要成分。近年來，意大利科學家Molinaro等人通過研究在歐美人群中常見的一種腸道共生菌——普通擬桿菌（Bacteroides vulgatus mpk），發(fā)現(xiàn)該擬桿菌表面的脂多糖起到調節(jié)小鼠免疫反應的作用，使得小鼠具有預防炎癥性腸病的能力。這一發(fā)現(xiàn)與通常認為的細菌表面脂多糖的功能截然相反。該普通擬桿菌的脂多糖O-抗原具有獨特的[→4)-α-鼠李糖-(1→3)-β-甘露糖-(1→]二糖重復單元，該糖鏈結構及其反常的生物學功能有利于該糖鏈的化學合成；通過全合成獲得該類聚糖有助于深入研究其功能，推動研發(fā)相應難治性腸炎藥物。

中國科學院上海有機化學研究所生命有機化學國家重點實驗室俞飚課題組開展對該擬桿菌脂多糖O-抗原糖鏈的化學合成研究。研究人員在二糖水平上解決了難以構建的β-D-甘露糖苷鍵的合成問題，開發(fā)了可制備的正交保護的二糖砌塊的方法；把該二糖砌塊制備成給體和受體，通過較容易控制的α-鼠李糖糖苷化反應得到四糖；通過[2n + 2n]迭代組裝得到全保護的8糖、16糖、32糖、64糖和128糖。其中，為實現(xiàn)對[2n + 2n]的糖苷化連接，研究人員使用其發(fā)展的一價金催化的“俞氏”糖苷化反應（Yu Glycosylation），該反應的給體易制備、性質穩(wěn)定、活化條件溫和，是實現(xiàn)該多糖合成的關鍵之一；另一關鍵是多糖保護基的脫除。128糖的合成過程中，涉及到258個保護基的脫除、322個碳-氧鍵的斷裂，多糖底物的溶解性會隨反應進行而發(fā)生變化，因此，保護基的完全脫除具有挑戰(zhàn)。通過摸索和把控反應條件，研究人員獲得高純度的目標多糖化合物，其中，128糖是采用化學方法合成出的線性最長的聚糖分子。

科研人員采用多糖分析技術對該128糖進行結構鑒定。意大利那不勒斯菲里德里克第二大學博士Silipo使用二維擴散排序核磁共振譜（2D DOSY）驗證64糖的分子量；通過核磁共振實驗和計算模擬等手段確定該系列多糖在溶液中的線性延展構象。128糖的準確分子量（Mw = 19748）由荷蘭萊頓大學博士Nicolardi使用基質輔助激光解吸離子化-傅立葉變換離子回旋共振質譜（MALDI FT-ICR MS）確定。阿姆斯特丹感染和免疫研究所博士Chiodo對該系列多糖與免疫相關的人源凝集素的識別進行篩選，發(fā)現(xiàn)該系列多糖能夠選擇性識別樹突狀細胞表面C-性凝集素DC-SIGN，這為對該擬桿菌脂多糖的后續(xù)生物學和藥理學研究提供線索。

相關研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nat. Commun.）上。研究工作得到科技部、國家自然科學基金委和中科院等的資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-17992-x.pdf

圖片來源于論文的Behind The Paper部分