Enzymatic synthesis and anti-coagulant effect of salicin analogs by using the Leuconostoc mesenteroides glucansucrase acceptor reaction
- 作者
- Eun-Seong Seo, Jin-Ha Lee, Ji-Young Park, Doman Kim, Ho-Jae Han, John F. Robyt
- 单位
- Department of Material Chemical and Biochemical Engineering, Chonnam National University; Engineering Research Institute, Chonnam National University; School of Biological Sciences and Technology and Research Institute for Catalysis, Chonnam National University; College of Veterinary Medicine, Chonnam National University; Biology Research Center for Industrial Accelerator, Dongsun University; Department of Biochemistry, Biophysics and Molecular Biology, Iowa State University
- 杂志
- Journal of Biotechnology（2004）
- DOI
- 10.1016/j.jbiotec.2004.10.013
- 所属领域
- 生物催化
- 关键词
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解决的核心问题
利用葡聚糖蔗糖酶的受体反应合成水杨苷类似物，并评价其抗凝血活性。
研究策略
以蔗糖为葡萄糖供体，以水杨苷、水杨醇和苯酚为受体，利用多种来源的葡聚糖蔗糖酶进行受体反应，通过柱层析和纸层析纯化产物，结合质谱和酶解分析确定结构，并通过凝血时间测定评估抗凝血活性。
研究路线图
核心内容
该研究以蔗糖为葡萄糖供体，利用多种来源的葡聚糖蔗糖酶（包括B-1355C2交替蔗糖酶及B-512FMCM、B-1299CB-BF563等葡聚糖蔗糖酶）的受体反应，以水杨苷、水杨醇和苯酚为受体，一步合成水杨苷类似物。通过柱层析与纸层析纯化产物，结合质谱和酶解分析确定结构，并测定凝血时间评估抗凝血活性。结果显示，不同受体可产生多种糖基化产物，其中水杨苷、水杨醇和苯酚分别产生超过15、9和3种受体产物，水杨醇异麦芽七糖苷为最大产物。抗凝血实验表明，水杨苷葡萄糖苷和水杨苷异麦芽糖苷在30分钟内未形成血凝块，而水杨醇在20分钟、阿司匹林和水杨苷在10分钟即形成；1%水杨醇异麦芽糖苷的抗凝血效果优于0.5 U/ml肝素。该研究首次利用葡聚糖蔗糖酶受体反应高效合成多种水杨苷类似物，发现糖基化修饰显著增强抗凝血活性，避免了化学合成中繁琐的保护/脱保护步骤，其中水杨醇异麦芽糖苷展现出优于肝素的抗凝潜力，为开发新型抗凝剂提供了可行途径。
创新点
首次利用葡聚糖蔗糖酶受体反应一步合成多种结构的水杨苷类似物；发现糖基化修饰显著增强水杨苷类化合物的抗凝血活性；避免了化学合成中繁琐的保护/脱保护步骤。
研究对象（5）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Leuconostoc mesenteroides B-1299CB-BF563 | 蔗糖-葡萄糖基受体反应 | — | dextransucrase (B-1299CB-BF563) | 催化 | 用于水杨苷、水杨醇和苯酚的受体反应，产物种类丰富 |
| Leuconostoc mesenteroides B-1355C2 | 蔗糖-葡萄糖基受体反应 | — | alternansucrase (B-1355C2) | 催化 | 形成α-1,3和α-1,6糖苷键，合成nigerosyl系列产物 |
| Leuconostoc mesenteroides B-512FMCM | 蔗糖-葡萄糖基受体反应 | — | dextransucrase (B-512FMCM) | 催化 | 合成最大产物水杨醇异麦芽七糖苷（P14） |
| Leuconostoc mesenteroides B-742CB4 | 蔗糖-葡萄糖基受体反应 | — | dextransucrase (B-742CB4) | 催化 | 参与水杨苷受体反应，产生nigeroside等产物 |
| Leuconostoc mesenteroides B-512F | 蔗糖-葡萄糖基受体反应 | — | dextransucrase (B-512F) | 催化 | 参与水杨苷受体反应，产物以异麦芽低聚糖为主 |
关键发现
- 利用水杨苷、水杨醇和苯酚作为受体，分别产生超过15、9和3种受体产物
- 其中B-1355C2和B-1299CB-BF563葡聚糖蔗糖酶分别产生超过12种和9种不同糖类。水杨醇异麦芽七糖苷（P14）是最大产物，由512FMCM合成。抗凝血实验显示，水杨苷葡萄糖苷（isosalicin）和水杨苷异麦芽糖苷在30分钟内未形成血凝块，而水杨醇在20分钟内形成，阿司匹林和水杨苷在10分钟内形成。1%水杨醇异麦芽糖苷的抗凝血效果优于0.5 U/ml肝素。
研究结论
利用葡聚糖蔗糖酶受体反应可高效合成多种水杨苷类似物，糖基化修饰显著提高了抗凝血活性，其中水杨醇异麦芽糖苷表现出比肝素更强的抗凝血效果，具有开发为新型抗凝剂的潜力。