糖基化修饰多肽

通过化学键将单糖(如葡萄糖、半乳糖)或者多糖连接到多肽上的过程,我们将其称之为多肽糖基化修饰,通过糖基化修饰后得到的多肽,我们称之为糖肽(Glycopeptides);糖肽对膜蛋白功能常常有很重要的影响,对特异的生物学功能起介导作用,比如:对细胞具有保护、稳定、组织及屏障等多方面作用;可作为外源性受体的特异性配体,某些糖连可作为各种病毒、细菌及寄生物的特异受体;可作为内源性受体的特异性配体,参与介导清除、周转及胞内穿行作用等。

多肽糖基化修饰的作用

  • 增加多肽生物可利用度;

  • 增强多肽代谢稳定性;

  • 可以靶向特定的组织和器官;

  • 减少清除率;

  • 增强报告分子结合性;

  • 增强膜通过性(glucose transporters);

  • 维持多肽的物理性质(沉淀,聚集等)。

多肽糖基化修饰的两种方式

1) N端的α-氨基人工糖基化修饰
我们通常通过席夫碱(Schiff base)反应,使糖的醛基与多肽的α-氨基形成CN双键(-RC=N-)而使糖与多肽结合,不过应该注意的是,通过这个方法得到的糖肽的肽是一个开环化合物而不是闭环化合物;以葡萄糖为例,反应过程如下:
2) O-糖苷键型糖基化修饰
O-糖苷键型糖基化修饰主要通过单元构建法实现,即先将乙酰化保护的糖,与丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸和羟脯氨酸的羟基事先反应好形成一个构建单元,氨基酸的α-氨基用Fmoc保护,在多肽合成的过程中,在需要的位置将这些氨基酸引入,即可实现多肽指定位置,指定氨基酸的糖基化修饰,经过多年的研究发展,目前已经成功开发出葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、GlcβGlc 、Man 、拟糖物、核糖等与天冬酰胺、丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸和羟脯氨酸相连接的构建单元,常见构建单元如下:
2.1) 标记于丝氨酸(Ser)侧链羟基:
  • 名称
  • 结构式
  • 名称
  • 结构式
  • Fmoc-L-Ser((Ac)4-β-D-Glc)-OH
    β-D-葡萄糖
    CAS#: 118358-38-6
  • Fmoc-L-Ser((Ac)3-β-D-GlcNAc)-OH
    β-D-氨基葡萄糖
    CAS#: 160067-63-0
  • Fmoc-L-Ser((Ac)4-β-D-Gal)-OH
    β-D-半乳糖
    CAS#: 96383-44-7
  • Fmoc-L-Ser((Ac)3-ɑ-D-GalNAc)-OH
    ɑ-D-氨基半乳糖
    CAS#: 120173-57-1
  • Fmoc-L-Ser((Ac)6-ɑ-D-Galβ(1-3)GalNAc)-OH
    ɑ-D-半乳糖-氨基半乳糖
  • Fmoc-L-Ser((Ac)3 -β-D-xyl)-OH
    β-D-吡喃木糖
2.2) 标记于苏丝氨酸(Thr)侧链羟基:
  • 名称
  • 结构式
  • 名称
  • 结构式
  • Fmoc-L-Thr((Ac)4-β-D-Glc)-OH
    β-D-葡萄糖
    CAS#: 130548-92-4
  • Fmoc-L-Thr((Ac)3-β-D-GalNAc)-OH
    β-D-氨基葡萄糖
    CAS#: 160168-40-1
  • Fmoc-L-Thr((Ac)4-β-D-Gal)-OH
    β-D-半乳糖
    CAS#: 130548-92-4
  • Fmoc-L-Thr((Ac)3-ɑ-D-GlcNAc)-OH
    ɑ-D-氨基半乳糖
    CAS#: 116783-35-8
  • Fmoc-L-Thr((Ac)6-ɑ-D-Galβ(1-3)GalNAc)-OH
    ɑ-D-半乳糖-氨基半乳糖
  • Fmoc-L-Thr((Ac)3 -β-D-xyl)-OH
    β-D-吡喃木糖
2.3) 标记于天冬酰胺(Asn)侧链:
  • 名称
  • 结构式
  • 名称
  • 结构式
  • Fmoc-L-Asn((Ac)3-β-D-GlcNAc)-OH
    β-D-氨基葡萄糖
    CAS#: 131287-39-3
  • 。。。。。。
  • 。。。。。。

糖肽修饰示意图