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自闭症相关鲍氏梭菌荚膜多糖抗原的全合成及免疫学研究

细菌荚膜多糖普遍具有高度的结构特异性,且其免疫应答的可靠性也较高,使其成为极有吸引力的靶点,被广泛应用于感染性疾病的药物研发和疫苗开发研究中。近日,江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室尹健教授(点击查看介绍)团队完成了鲍氏梭菌(Clostridium bolteae)荚膜十八糖的全合成及初步免疫学研究


自闭症患者通常都会经历不同程度的慢性胃肠刺激,例如便秘和腹泻,研究表明这种不适主要是由肠道中某些过度繁殖的菌群引起。肠道菌群分析发现大量自闭症患者体内存在鲍氏梭菌,而这种梭菌未在对照组的正常人群中发现。目前,对于鲍氏梭菌感染的治疗手段依赖于三线抗生素万古霉素治疗,而长期服用会使细菌产生耐药性,因此亟需研发能够根除肠道中鲍氏梭菌感染的疫苗等其他治疗方法。


尹健教授致力于通过化学合成驱动高免疫活性糖类物质的发现与应用,已完成多种重要人类致病菌糖类抗原的全合成和免疫活性研究(Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 13362; J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 3120; Chem. Commun., 2020, 56, 344; Chem. Eur. J., 2018, 24, 2868; Front. Chem., 2020, 8, 258)。鲍氏梭菌荚膜多糖由一个重复的二糖片段构成,该重复片段由一个D-甘露糖和一个D-鼠李糖组成,其结构可以表征为[→3)-α-D-Manp-(1→4)-β-D-Rhap-(1→]9。立体选择性一直是通过糖基化反应制备寡/多糖过程中的重要任务,也是评价一个糖基化反应整体效率的关键技术指标。在自然界聚糖结构中存在的各种糖苷键类型中,以β-甘露糖和β-鼠李糖为代表的1,2-顺式-β-糖苷键的选择性生成一直是糖化学的难点。鲍氏梭菌的荚膜十八糖便含有大量1,2-顺式-β-糖苷键,尹健团队基于多糖的二糖片段开展了1,2-顺式-β-糖苷键的合成方法优选,首先以4,6-O-苄叉基进行糖基供体构象锁定,通过1-(苯基亚硫酰基)哌啶(BSP)/2,4,6-三叔丁基嘧啶(TTBP)/三氟甲磺酸酐(Tf2O)介导的预活化糖基化方法与糖基受体反应,立体专一性制得1,2-顺式-β-甘露二糖,然后对非还原端甘露糖的6号位进行脱氧,5步反应以41%的总产率得到全苄基保护的β-二糖砌块。通过无构象锁定鼠李糖供体,利用C4酰基类保护基的远程参与效应,以BSP/TTBP/Tf2O介导的预活化方法进行糖苷化反应,只得到了单一构型α-连接的二糖,表明4,6-O-苄叉基的糖基供体构象锁定效应在立体选择性糖基化中发挥关键作用。此外,利用β-葡萄糖基化-2号位构型翻转策略,可在无构象锁定效应作用下,完成1,2-顺式-β-二糖的立体专一性制备,另一方面,β-D-奎诺糖苷C2异构化是通过Swern氧化和硼氢化钠还原实现的。利用1,2-顺式-β-二糖单元,通过[1+2+1]策略成功制备了四糖至完整十八糖,且该合成方法可进一步应用于固相自动化制备。鲍氏梭菌荚膜十八糖的化学全合成,为含有1,2-顺式-β-D-鼠李糖苷键的复杂多糖的合成提供了有价值参考。以灭活鲍氏梭菌免疫新西兰兔获得抗血清,糖芯片分析表明四糖可能是重要的抗原表位,为鲍氏梭菌荚膜多糖免疫表位探究和糖缀合物疫苗的开发提供了理论基础。


相关研究成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上,尹健教授为论文的通讯作者,江南大学博士研究生蔡军涛为论文第一作者,江南大学青年教师胡静副教授和秦春君博士为论文共同第一作者。


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Chemical synthesis elucidates the key antigenic epitope of the autism-related bacterium Costridium bolteae capsular octadecasaccharide

Juntao Cai, Jing Hu, Chunjun Qin, Lingxin Li, Dacheng Shen, Guangzong Tian, Xiaopeng Zou, Peter H. Seeberger, Jian Yin

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202007209


导师介绍

尹健

https://www.x-mol.com/university/faculty/81299


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