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《江苏大学》 2019年
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以HPSE为靶点设计合成硫代糖苷类硫酸肝素

陈健  
【摘要】:糖类为生命体提供能量,聚糖类还在抗肿瘤、神经退行性疾病上、抗肝炎、心血管疾病以及抗衰老方面有独特的生物活性。硫在动植物的蛋白质和酶中起着至关重要的作用,而硫代糖苷类有助于快速构建创新的硫糖衍生物,具有特殊的生物活性和较好的靶向特性。硫酸肝素(HS)是作为商业制造肝素时产生的副产物而被首次发现,由葡萄糖醛酸(GlcA)、艾杜醛酸(Idu A)与葡萄糖胺衍生物(Glc Nx)二糖重复单位组成。HS在体内是以硫酸肝素多糖的形式存在的,主要分布在细胞表面与细胞外基质(ECM)里,往往与蛋白共价结合为HS蛋白多糖(HSPGS),表现了复杂的多效性,在细胞的分化、迁移、血管生成和细胞信号调节中发挥着重要的作用。乙酰肝素酶(HPSE)是一种具有独特降解HS能力的糖苷内切酶,有助于重塑细胞外基质和调节HS结合蛋白的生物利用率。HPSE催化裂解HS中GlcA与GlcN残基间β-(1,4)-糖苷键的裂解,参与了很多重要的生理与病理功能调控。研究表明,HPSE在肿瘤细胞中高表达,与肿瘤恶化转移密切有关,是临床上治疗癌症转移潜在有效靶点。本研究以HPSE为靶点,基于HPSE水解机制,设计与合成结构明确的HPSE硫酸肝素类肿瘤抑制剂。HS由是硫酸化的二糖重复单位,由GlcA和GlcN的1-4位相连,之间-O-则是HPSE的酶切位点,HPSE可以特异性水解HS。本研究拟以此为基础合成硫代糖苷硫酸肝素,用硫原子代替水解位点氧原子,降低水解速度,提高其对HPSE耐受性。硫代糖苷硫酸肝素各组成糖残基的合成主要采用主要是化学手段,然后采用酶催化制备HS类似物硫代糖苷硫酸肝素,期望发现新的结构新颖HPSE硫酸肝素抑制剂,主要取得研究结果如下:以葡萄糖为起始原料,探究糖不同羟基的反应强弱关系,为氨基葡萄糖的结构修饰提供理论基础。经过一系类保护和脱保护,用苯甲酰基和苄基保护1,2,3,6-OH,游离4-OH,得三种基于葡萄糖的中间体。采用卤素I_2,对甲苯磺酰氯和三氟甲磺酸酐分别活化游离羟基,考察两个糖基中间体4-OH的反应活性。结果显示苯甲酰基保护的4-OH游离葡萄糖可被成功活化,且活化基团三氟甲磺酰基易离去,能够达到改变构型的目的,经KSAc取代合成4-S-乙酰基-1,2,3,6-四-O-苯甲酰基-β-D-吡喃葡萄糖,该化合物经5步反应得到,总产率为2.70%,碱性介质脱保护,MS确认保护基可被成功脱除。以氨基葡萄糖为起始原料合成4-SH-D-氨基葡萄糖,保护2-NH_2和1,3,6-OH,游离4-OH,再活化4-OH,SH取代4-OH后可得硫代糖苷硫酸肝素骨架的一种糖单体。本部分实验同样考察了苯甲酰基对氨基葡萄糖的选择性保护,结果显示苯甲酰基对氨基葡萄糖羟基的选择性较差。实验选择1,2,3位用乙酰基保护,减小位阻。6-OH为伯羟基,活性较4-OH高,但苯甲酰氯对两个位置的OH选择性较差,实验发现苯甲酰氰可以较好的选择性保护6-OH,再经三氟甲磺酸酐活化和改变构型,与KSAc反应得4-S-乙酰基-2-N-乙酰基-1,3-二-O-乙酰基-6-O-苯甲酰基-β-D-氨基葡萄糖。该化合物为首次合成,经8步反应,总产率为2.43%,碱性介质脱保护,MS确认保护基可被成功脱除。以葡萄糖醛酸为起始原料,合成1-O-对硝基苯甲基-β-葡萄糖醛酸苷。乙酰基保护2,3,4-OH和6-COOH,脱除COOH上的乙酰基,换为甲基保护,使结构稳定。Br活化1-OH,接上芳基取代基团。实验部分考察了三种芳基取代基团对硝基苯甲醇,对硝基苯酚和对甲氧基苯甲醇,结果显示对硝基苯甲醇的产率远高于其他两种芳基基团,高达62.35%。本部分实验经过6步反应合成化合物1-O-对硝基苯甲基-葡萄糖醛酸,总产率为6.16%。HPSE抑制剂的酶化学合成。经一系列特异性酶NahK,GlmU,PPA,pmsH2的作用,聚合硫代糖合成HPSE抑制剂骨架。综合得到上述修饰后的两种糖单体,利用酶催化反应,以氨基葡萄糖单体为对照底物,提供能量物质ATP和UTP,在NahK,GlmU,PPA酶的催化作用下构建成UDP-GlcNHAc,再以糖苷聚合酶pmsH2连接聚合两种糖单体,经MS初步确认目标化合物,实验结果显示氨基葡萄能够与修饰的葡萄糖醛酸形成二糖,而4-SH-GlcNHAc作为底物,MS并未检测到符合硫代二糖结构的分子量,还需进一步探索和研究。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:R914

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