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糖类是生物体内普遍存在的分子,几乎参与细胞中的每一个生理过程,在细胞间通信、神经发育、免疫调节和细胞增殖等方面发挥着重要作用。近年来,糖科学的迅速发展加深了人们对糖参与的一系列生物过程的认识,促进了许多涉及糖科学的生物医学发现。作为糖科学研究的基础,获得结构明确的寡糖是研究寡糖在生物体内生物学功能以及开发糖类药物的先决条件。然而由于糖种类的多样性以及寡糖结构的复杂性,科学家至今仍未找到系统性制备特定寡糖的通用方法。因此,开发一种稳定获得具有特定结构寡糖的方法具有非常重要的意义。固定化酶促反应制备寡糖的策略,兼具酶法合成反应条件温和、能够高立体选择性形成特定糖苷键与固定化策略操作简单、易于纯化的优点,是近年来寡糖制备研究的热点。本论文探索了两种固定化酶促反应制备人源寡糖的新策略,即(1)酿酒酵母孢子固定化酶策略将半乳糖转移酶或/和唾液酸转移酶封装在孢子表面制备孢子胶囊,并将其应用于合成具有末端唾液酸-半乳糖结构的人源寡糖;(2)将真核生物N-糖基化途径中甘露糖基转移酶Alg1的替代底物固定于固相载体上,使用原核表达的糖基转移酶进行连续催化制备人源N-寡糖。主要研究内容如下:(1)构建含有Homo sapiens来源的半乳糖转移酶HsGalT、Pasteurella multocida来源的唾液酸转移酶Pm2,3STM144D以及Photobacterium damselae来源的唾液酸转移酶Pd2,6ST基因片段的质粒并导入酿酒酵母细胞中,产孢后进行蛋白表达和荧光定位分析实验,确认三种糖基转移酶均成功固定于酿酒酵母孢子表面;通过重复使用性能测定实验和高盐溶液洗涤实验确定了三种糖基转移酶的最佳固定化菌株均为osw2ΕΔ;随后将Hs Gal T分别同Pm2,3STM144D或Pd2,6ST共同转化至osw2Δ酿酒酵母细胞中,产孢后实现了糖基转移酶在酿酒酵母孢子表面的共固定。最终,成功制备了具有良好糖基转移酶活性和可重用性的Hs Gal T和Pm2,3STM144D共固定孢子胶囊CS1和Hs Gal T和Pd2,6ST共固定孢子胶囊CS2。(2)使用孢子胶囊CS1和CS2催化反应制备人源寡糖。通过串联反应,获得了良好的转化率和纯化收率,成功制备了包括两种人乳寡糖(3’SL和6’SL)、一种N-寡糖生物标记物(ALG1-CDG生物标记物)、一种Core M1 O-Man寡糖、一种Core 3 O-Gal NAc寡糖在内的一系列含有末端唾液酸-半乳糖结构的人源寡糖。通过使用孢子胶囊CS1选择性连续催化反应,实现了包括在SARS-Co V-2病毒S蛋白受体结合域中存在的两种带有单唾液酸或双唾液酸结构的O-Gal NAc寡糖的Core 2 O-Gal NAc寡糖文库的系统制备。(3)设计并合成了生物体内N-糖基化合成过程中甘露糖转移酶Alg1天然底物多萜醇乙酰壳二糖(DPGn2)的三种替代性底物C12PGn2(46),C15PGn2(47)和C16PGn2(48),随后通过大肠杆菌表达系统表达获得的Saccharomyces cerevisiae来源甘露糖转移酶Sc Alg1和Homo sapiens来源甘露糖转移酶Hs Alg2进行连续催化,通过LC-MS定量测定Sc Alg1和Hs Alg2蛋白对三种脂肪醇乙酰壳二糖(LPGn2)底物的识别能力,筛选确定具有16个碳原子脂肪链长度的化合物48作为DPGn2替代性底物用于进一步的固定化研究;设计并合成了两个末端具有不同官能团的脂肪醇衍生物,其一端磷酸化后与乙酰壳二糖(Gn2)模块偶联,另一端最终氧化为羧酸与二氧化硅树脂相结合,成功制备LPGn2固定化底物;通过表达并纯化Sc Alg1、Hs Alg2、Hs Gn T-I、Hs Gn T-II、Hs Gal T和Pd2,6ST等糖基转移酶,对固定于固相载体上的LPGn2底物进行酶促催化延伸糖链,产物经氨水水解释放,实现了ALG1-CDG生物标记物以及典型人源N-寡糖的体外合成。