文章题目：Stereoconvergent and Chemoenzymatic Synthesis of Tumor-Associated Glycolipid Disialosyl Globopentaosylceramide for Probing the Binding Affinity of Siglec-7

发表期刊：ACS central science（2023.08）

影响因子：18.2

通讯单位：中国科学院上海药物所

        DSGb5是一种Globo类肿瘤相关糖抗原，其主链为Gb5-神经酰胺，并在末端Gal和内部GalNAc进行了双唾液酸化修饰。DSGb5从肾细胞癌（RCC）组织提取物中发现，并能促进 RCC 细胞的迁移。除此之外，DSGb5的异常表达可能与前列腺癌的恶化有关。最近基于细胞的研究表明， DSGb5是表达在NK细胞上的Siglec-7的配体，并以 DSGb5-Siglec-7 依赖性的方式抑制 NK细胞的细胞毒性，实现癌细胞的生存和转移。然而，也有研究表明不含神经酰胺的DSGb5 的聚糖与Siglec-7的结合亲和力较低或没有结合亲和力。这表明DSGb5与Siglec-7的结合可能是通过寡糖分子和神经酰胺链的协同作用实现的。因此，迫切需要结构明确的 DSGb5-神经酰胺，以研究其与 Siglec-7 的结合及其他生物学功能。

        在这篇文章中，作者首次通过高效的化学酶法全合成了DSGb5-神经酰胺。并通过SPR研究表明，与DSGb5聚糖相比，DSGb5-神经酰胺通过糖表位的多价相互作用促进其与Siglec-7的结合。

Figure 1. Chemical structure of disialosyl globopentaosylceramide (DSGb5).

        Gb5部分是通过高立体选择性[2 + 3]糖基化（Scheme 1）高效地制备的。该方法依赖于使用噁唑啉二糖供体5，这将在糖基化过程中以绝对的立体选择性构建β糖苷键。三糖受体18则是由单糖供体6与二糖受体7合成的，DTBS大位阻可保证糖基化过程中的α选择性。

Scheme 1. Building Blocks for Chemical Synthesis of Gb5-Sphingosine 2 by a Stereoconvergent Approach.

        合成从双糖噁唑啉供体5开始（Scheme 2）。以市售的单糖9为起始原料，在利用GalK和BiGalHexNAcP进行高效的一锅双酶反应，得到二糖10。随后经过全乙酰化、还原端Br代以及2,6-二甲基吡啶处理，得到所需的噁唑啉供体5。

Scheme 2. Chemoenzymatic Synthesis of Disaccharide Oxazoline Donor 5

        接下来，进行三糖受体18（Scheme 3）。使用 三氟化硼乙醚，二糖供体13 与叠氮鞘氨醇受体偶联，得到了化合物14。用脱除Bz后，用苯甲醛二甲基缩醛和CSA处理，得到化合物15。为了在脱保护的后期阶段与神经酰胺的双键相容，选择了可以被 DDQ 选择性裂解而不影响脂质分子烯烃键的Nap保护基团，得到化合物16。接下来，脱除4，6位苄叉，并对6位进行选择性Bz保护，得到糖基受体7。在甲苯中，使用TBSOTf作为Lewis酸，对供体6和二糖受体7进行糖基化，顺利构建了α-1,2-顺式糖苷键，从而得到受保护的三糖17。

Scheme 3. Synthesis of Trisaccharide Acceptor 18

        有了二糖噁唑啉供体5和三糖受体18，作者进行了Gb5-鞘氨醇2的合成（Scheme 4）。以TBSOTf为促进剂，将噁唑啉供体5与受体18偶联，以高立体选择性得到的五糖8，产率为75%。随后，在 HF/pyridine溶液中去除DTBS保护基，再在二噁烷和甲醇的混合溶液中用NaOH水溶液去除酰基保护，得到部分脱保护的中间体。在Et₃N和MeOH的存在下，用Ac₂O对该中间体的氨基进行选择性乙酰化，得到化合物19。最后，用 DDQ在不影响脂质双键的情况下脱除Nap，然后用 1,3-丙二硫醇和 Et₃N选择性地还原叠氮基团，得到所需的 Gb5-鞘氨醇2。

Scheme 4. Synthesis of Gb5-Sphingosine 2

        接下来对获得的Gb5-鞘氨醇2进行酶促唾液酸化(Scheme 5)，化合物2在CMP-Neu5Ac 存在下被 Cst-I 高效地进行了鞘氨醇化，从而得到了SSEA-4-鞘氨醇3，收率高达95%。由于ST6GalNAc5更倾向于将含有Neu5Acα2,3Galβ1,3GalNAc糖链的糖脂作为底物。因此，作者将鞘氨醇分子进行乙酰化，得到单唾液酸化的Gb5-神经酰胺4。随后，用ST6GalNAc5对4进行α2,6-氨酰基化反应，仍然没有得到所需的目标DSGb5-神经酰胺，这可能由于4的溶解性较低。为了解决这个问题，作者使用甲基-β-环糊精与两性化合物形成水溶性包涵复合物，以提高4的溶解度。在甲基-β-环糊精存在下，用ST6GalNAc5和CMP-Neu5Ac处理4，成功地在内部GalNAc残基上安装了α2,6-唾液酸，从而得到了目标物产物1，收率为66%。

Scheme 5. Synthesis of DSGb5 Glycosphingolipid 1

        最后，作者通过SPR研究了不同糖链分子与Siglec-7的结合亲和力(Figure 2)，DSGb5-神经酰胺与Siglec-7的结合亲和力（KD = 4.81 E^–6）显著优于DSGb5聚糖（KD = 2.70 E^–4）和单唾液酸化的MSGb5-神经酰胺（KD = 1.14 E^–5）。这证明，DSGb5-神经酰胺与Siglec-7的结合是唾液酸和神经酰胺链共同作用结果。

Figure 2. SPR analysis of the binding affinities of glycolipids, glycan, and ceramide with Siglec-7.

        原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.3c01170

作者：汪浩

审核：李全才，吕友晶

编辑：邵萌

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