唾液酸普遍存在于各类聚糖中,通常与半乳糖、N-乙酰半乳糖胺或其他唾液酸残基连接,构成糖结合蛋白的配体。另外,在人乳寡糖(HMO, 如 DSLNT)和肿瘤相关糖缀合物中存在一种非典型唾液酸连接Neu5Aca2-6GlcNAc。其中DSLNT 被发现在预防坏死性小肠结肠炎(NEC)方面有显著效果。NEC常见于早产儿中,致死率高达80%。因此,研究含有这类非典型唾液酸连接的HMO显得尤为重要。然而它们和糖结合蛋白(如免疫相关的Siglec等)的相互作用以及相应的生物学作用尚不清楚。佐治亚州立大学李磊课题组首次系统性的合成了相关的HMO,并利用糖芯片技术对它们的结构-功能关系进行探索,揭示出了多个Siglecs 对此非典型连接广泛而独特的识别。
化学合成寡糖步骤繁琐,而目前没有发现专门用于合成非典型唾液酸连接Neu5Aca2-6GlcNAc的糖基转移酶,限制了酶法合成此类寡糖上的应用。作者首先研究了人体六种ST6GalNAcT能否合成此类唾液酸连接,惊喜的发现至少4种ST6GalNAcT具备这种功能,而以ST6GalNAc6活性最强,底物适应性最广泛。利用此酶以及其他糖基转移酶模块,作者系统性的合成了DSLNT和相关HMO。 Siglecs 或其他作用于唾液酸的糖结合蛋白可能在 DSLNT 和其他人乳寡糖介导的免疫调节中充当受体,其中非典型唾液酸连接起到关键作用。作者将这些具有非典型唾液酸连接的人乳寡糖打印在NHS酯活化玻片上,创建独特的HMO糖芯片用于研究糖结合蛋白和它们的相互作用。结果表明,人的Siglec-1, 3, 5, 7, 9, 15和小鼠的Siglec-E, F广泛识别此类寡糖,且表现出显著差别。其中Siglec-1, 3, 5, 9, F需要远端Gal残基上额外的唾液酸,而这种修饰会阻碍或削弱与 Siglec-7 和 E 的结合。另外,Siglec-5 和 15识别所有具有 Neu5Aca2-6GlcNAc 连接的寡糖。结合前期报道,作者初步确定 Siglec-1、3、9 或 F 为潜在的 DSLNT 受体,为旨在防治 NEC 的进一步研究和潜在生物医学应用提供了启示。此报道填补了唾液酸苷于蛋白相互作用的空白,为大量合成相关人乳寡糖用于奶粉功能添加物提供了技术基础。 论文信息 Enzymatic Synthesis of Disialyllacto-N-Tetraose (DSLNT) and Related Human Milk Oligosaccharides Reveals Broad Siglec Recognition of the Atypical Neu5Acα2-6GlcNAc Motif Shumin Bao, Tangliang Shen, Mohammad Hossein Shabahang, Guitao Bai, Lei Li Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202411863