岩藻糖基化人乳寡糖的多样化酶法合成及其初步抗病原微生物黏附功能研究

Fucosylated human milk oligosaccharides (HMOs) play pivotal roles in newborns. However, current biological studies of HMOs are hampered by the challenges posed to the large-scale production of HMOs. To tackle these problems, a diversity-oriented enzymatic modular assembly strategy will be applied for the systematic large-scale synthesis of linear 2- and (or) 3-fucosylated HMOs and their sialylated derivatives. Most of the target complex HMOs structures will be synthesized for the first time. Preliminarily study of antimicrobial adhesion function of the target glycans will be conducted. The research results obtained will help to provide new solution for the therapeutic study of fucosylated HMOs.. The main aims of this project are (1) Construction of the enzyme modules for highly efficient HMOs assembly. (2) Diversity-oriented parallel synthesis of fucosylated HMOs and their sialylated derivatives using enzymatic modular assembly strategy. (3) Preliminary study of antimicrobial adhesion function of the obtained HMOs.

岩藻糖基化人乳寡糖在婴儿健康发育中发挥着至关重要的生物学功能，但目前人乳寡糖的相关生物学研究仍然受限于结构确定的糖链样品的来源问题。基于团队前期发展的酶法模块化组装策略，本项目拟采用理性设计的酶法模块化组装策略，对线型2-位及3-位岩藻糖基化系列人乳寡糖及其唾液酸化衍生物进行多样化、系统性大量合成，首次实现部分长链及复杂岩藻糖基化人乳寡糖的合成，并初步研究目标糖链在抗病原微生物黏附方面的功能。项目研究成果将有望解决岩藻糖化人乳寡糖及其唾液酸化衍生物大量获得的瓶颈问题，为其治疗性研究提供新的思路和解决途径。. 主要内容包括：（1）酶法模块的构建；（2）运用理性设计的酶法模块化组装策略进行2-位及3-位岩藻糖基化寡糖及其唾液酸化衍生物的高效、大量合成；（3）初步研究目标糖链在抗病原微生物黏附中的功能和构效关系。

本课题以岩藻糖基化和（或）唾液酸糖基化人乳寡糖生物学研究中的难点和制约瓶颈为目标，完成了7个酶法模块的构建，以酶法组装模块和酶法合成理性设计理念为基础，发展了基于“核心糖链结构”的平行合成策略。解决了线型人乳寡糖的多样化、大量获得性难题，完成了线型2-位及3-位岩藻糖基化人乳寡糖及其唾液酸化衍生物共42个代表性结构的多样化、制备级合成，单步酶反应收率均达到70%以上。以对应的非岩藻糖基化结构做为对照，运用微阵列高通量筛选对所得到的岩藻糖基化人乳寡糖库与相关病原微生物开展初步构效关系研究。.本项目的研究对于推动线型2-位及3-位岩藻糖基化人乳寡糖大规模临床研究的开展，阐明线型2-位及3-位岩藻糖基化人乳寡糖与相关病原微生物相互作用的构效关系以及人乳寡糖2-位及3-位岩藻糖基化的意义，发现具有优良生物学功能的人乳寡糖结构，推动新一代婴儿配方奶粉的开发以及发展相关疾病的新的诊断与治疗方法具有重要意义。.项目按照研究计划执行，完成了预期目标。项目执行期间，共发表相关SCI论文2篇，协助培养博士研究生1人，硕士研究生2人。项目负责人于2020年在糖合成领域获得国家留学基金委访问学者项目资助。