通过连接特异性电荷调节法对α2,3-和α2,6-唾液酸化N-糖链进行分离制备

《Carbohydrate Research》：Preparative Separation of α2,3- and α2,6-Sialylated N-Glycans via Linkage-Specific Charge Modulation

本研究开发了一种基于电荷的弱阴离子交换色谱策略，高效制备分离α2,3-和α2,6-唾酸化N-糖，利用乳酸酮和乙酯的差异化水解调控净电荷，实现毫克级纯化，并构建糖微阵列用于解析植物凝集素和Siglecs的特异性结合，为功能糖组学研究提供新平台。

　　

张青|Yi Lasanajak|白贵涛|鲍书敏|李磊|宋学政

美国乔治亚州亚特兰大埃默里大学医学院生物化学系，邮编30322

摘要

唾液酸化糖类是糖科学中的重要生物分子，其连接方式（尤其是α2,3-和α2,6-连接的唾液酸）在糖类-蛋白质相互作用和疾病过程中起着关键作用。虽然分析技术可以通过不同的化学反应（如内酯或酯的形成，这些反应会导致特征性的质量变化）来区分这些连接类型，但由于它们在色谱行为上的相似性，制备分离仍然具有挑战性。我们报道了一种基于电荷的策略，利用弱阴离子交换（WAX）色谱法高效分离α2,3-和α2,6-连接的唾液酸化糖类。该方法利用内酯和乙酯的形成及其不同的水解速率来调节净电荷，从而能够从多种来源分离出毫克级的天然糖类。纯化的糖类被固定在微阵列上，用于研究植物凝集素和Siglecs的糖类结合特异性，为功能性糖组学研究提供了一个强大的平台。

章节摘录

引言

几十年来，糖类（复杂的碳水化合物）主要被视为细胞代谢的能量来源。随着糖科学作为一个独立领域的出现，人们逐渐认识到它们在众多生物过程中的关键作用，这从根本上改变了我们对糖类对人类健康和疾病影响的理解(1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9)。糖类和糖缀合物（包括糖蛋白和糖脂）参与许多重要的细胞功能，如免疫反应等。

通过净电荷修饰区分α2,3-和α2,6-连接的唾液酸

先前的研究表明，在羟基苯并三唑（HOBt）和乙醇的存在下，使用常用的脱水试剂1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）处理α2,3-和α2,6-连接的唾液酸时，会产生不同的反应模式。α2,3-连接的唾液酸通过分子内反应形成内酯，而α2,6-连接的唾液酸则形成乙酯（图1a）。α2,3-连接的唾液酸内酯在中性条件下是稳定的。

讨论

我们的研究提出了一种基于电荷的策略，用于分离α2,3-和α2,6-连接的N-糖类，解决了糖组学领域长期存在的挑战。虽然可以通过化学衍生化和质谱技术分析这些连接类型，但由于它们在色谱性质上的相似性，毫克级别的分离一直难以实现。通过利用特定连接类型的内酯和乙酯形成及其不同的水解速率，我们成功实现了这一目标。

结论

我们开发了一种可扩展的、基于电荷的策略，通过利用特定连接的衍生化和不同的水解反应来分离α2,3-和α2,6-连接的N-糖类。该方法可以从天然来源中分离出毫克级别的结构明确的糖类，克服了传统色谱方法的局限性。纯化的糖类被用于构建糖类微阵列，有助于详细分析凝集素和Siglec的结合特异性。

作者贡献声明

Yi Lasanajak：研究工作、数据管理。张青：撰写初稿、研究工作、数据管理。鲍书敏：数据管理。白贵涛：数据管理。宋学政：撰写、审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。李磊：监督、研究工作

利益冲突声明

作者声明以下可能的利益冲突：X.S. 是NatGlycan LLC的联合创始人兼顾问，该公司正在将ORNG技术商业化。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：宋学政与NatGlycan LLC有合作关系，包括获得资金支持。宋学政是NatGlycan LLC的联合创始人兼顾问，该公司正在将ORNG技术商业化。如果还有其他作者，他们也声明自己没有其他可能影响研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）的R01GM137011和SBIR项目的R44GM133252资助。同时，还得到了埃默里大学糖组学与分子相互作用核心设施（EGMIC）（RRID:SCR_023524）的支持，该设施由埃默里大学医学院资助，属于埃默里大学的综合核心设施之一。