6月6日, 李铁海教授的研究小组在《自然-化学》杂志上发表了一篇名为《综合磺酸神经节苷脂寡糖库的化学酶法整合合成,揭示功能性磺酸糖脂和唾液糖脂组成》的研究论文。这项研究通过综合应用化学合成和酶法合成技术,成功攻克了复杂糖链制备难题,实现了65种磺酸化和非磺酸化神经节苷脂寡糖的有效合成,并且采用高通量的糖芯片技术揭示了这些寡糖与多种疾病相关蛋白的结构功能关系。神经节苷脂寡糖是一种含有唾液酸的复杂生物分子,在各种生理和病理过程中扮演着重要的角色。这种寡糖有不同位置的唾液酸修饰和磺酸修饰,使得其结构复杂且多样化。唾液酸糖苷键的立体选择性和磺酸基团的精确插入是糖化学领域的难题,特别是在寡糖的多个位置同时插入多个唾液酸和磺酸基团具有挑战性。虽然酶法可以有效地插入唾液酸残基和磺酸基团,但由于稀缺的磺基转移酶和酶底物适应性的限制,导致很难获取这类目标分子,从而阻碍了其生物功能研究和相关药物开发。该研究采用了高立体选择性的迭代方法,成功地组装了内侧含有不同数量唾液酸修饰的核心寡糖前体,并且使用了正交保护基策略进行了定点磺酸化制备核心寡糖。这一方法解决了由于缺乏罕见的磺基转移酶和酶底物适应性的限制而难以合成这类寡糖的问题。此外,该研究通过使用3个唾液酸转移酶模块和1个半乳糖苷水解酶模块,在核心寡糖的非还原端进行了酶促多样化衍生,制备了磺酸化的神经节苷脂寡糖。通过重新编程生源合成途径,该研究开发了易于实施的发散性化学酶促合成方法,实现了完整系列的非磺酸化神经节苷脂寡糖的精准合成,并系统地构建了这一糖库。研究利用糖芯片技术,以高通量和高容量的方式,绘制了65个神经节苷脂寡糖与与疾病相关的11种Siglec蛋白、感染相关的2种病毒蛋白和2种细菌毒素的结合谱图。揭示了寡糖上不同的磺酸化和唾液酸化修饰与疾病相关蛋白的特异性识别模式,并鉴定了病毒、细菌感染以及免疫检查点抑制相关蛋白的配体需求,为相关糖类药物的开发提供了潜在的先导化合物。