均一糖胺聚糖的酶法合成及其在肿瘤进展中的作用机理研究

Hyaluronan (HA) is a linear polysaccharide composed of repeating disaccharide units. It has been well documented that HA exhibits an astonishing array of biological functions and altered chain length is one of the key hallmarks in cancer events. Different HA fragments could promote or inhibit tumor cell growth in a chain length dependent manner. Therefore, understanding how the biological effect is regulated by HA chain length and the impact on tumor development has become a hot topic in caner biology nowadays. This proposal aims at answering the relationships between HA chain length and its diverse biological functions. We plan to generate a library of homogeneous HA and its analogs based on a general synthetic strategy. Subsequently, we will employ a combination of glycol-array/ proteomics approaches to clarify related molecular mechanisms underlying tumor progression, by investigating the effects of chain length and/or formation on receptor interaction, aggregation, and signal pathway regulation. This proposed research will further enhance our current understanding in biological functions of HA in tumor development and progression, and provides a solid foundation for new anti-cancer drugs design.

透明质酸（HA）是一类由二糖重复单元构成的线性多糖。肿瘤微环境中，糖链长度的改变是其代谢异常的一个重要特征。糖链长度介导了HA的生物功能，不同长度的HA具有促进或抑制肿瘤生长的活性。HA的构效关系和作用机理成为肿瘤生物学研究的热点和前沿领域。项目研究旨在回答糖链长度介导HA生物功能多样化这一科学问题。发展均一糖胺聚糖的糖链长度可控酶法合成策略，制备系列具有确定糖链长度和化学结构的均一HA及其结构类似物；利用糖芯片、蛋白组学等高通量筛选技术，在分子和细胞两个层面上探讨糖链长度和微观结构变化对受体识别、受体聚集和信号通路的影响，系统阐述HA在肿瘤发生发展中的作用机理。项目实施对系统揭示HA在肿瘤发生发展过程的功能、促进抗肿瘤药物开发具有重要的科学意义。

透明质酸（HA）是一类由二糖重复单元构成的线性多糖。肿瘤微环境中，糖链长度的改变是其代谢异常的一个重要特征。糖链长度介导了HA生物学功能的多样性，不同长度的HA具有促进或抑制肿瘤生长的活性。HA的构效关系和作用机理成为肿瘤糖生物学研究的热点和前沿领域。项目研究旨在回答糖链长度介导HA生物功能多样化这一科学问题，以透明质酸及其结构类似物软骨素为模式，发展复杂寡糖酶法合成策略，制备化学结构明确的寡糖序列，开展生物学功能研究。项目研究发展了糖核苷酸类化合物高效制备新策略，解决了制约复杂寡糖酶法合成的瓶颈问题；发展一锅多酶催化反应体系，以价格低廉的单糖为原料，通过多酶级联反应体系，实现透明质酸的体外高效合成；研究软骨素合成酶催化反应机理，发展聚合度均一软骨素糖链的分子量可控酶法合成策略，偶联逐步法合成寡糖片段和一步法同步化合成均一糖链的两个反应步骤，实现聚合度均一软骨素及其衍生物的分子量可控合成制备，为生物功能的正确评价提供结构明确的糖类化合物；在一锅多酶软骨素糖链合成体系中，引入透明质酸水解酶，构建顺序催化体系，实现聚合度均一软骨素糖链的重塑酶法合成，解决非模板驱动多糖生物合成导致的糖链分子量不均一的特性，研究了外源软骨素糖链的细胞内代谢过程；发展杂合型透明质酸-软骨素糖链的酶法模块化合成新策略，通过one cycle-one disaccharide unit糖胺聚糖寡糖的模块化酶法合成策略，完成62种6个二糖重复单元的HA-chondroitin杂合型寡糖片段的模块化酶法全合成，构建糖芯片，开展蛋白互作的高通量筛选，理解HA糖链长度与其功能的关系。项目研究将推动糖链合成方法学、构效关系及肿瘤糖生物学等研究的发展，具有重要的科学意义和社会价值。