α2-6唾液酸糖苷键(Siaα2-6Gal;Siaα2-6GalNAc)是O-糖链、N-糖链和鞘糖酯等的常见结构单元。其在生物体许多重要的生理、病理过程中发挥着关键作用。由于唾液酸自身结构的特殊性,唾液酸糖苷键的构建一直以来都是有机合成中最具挑战性的反应之一。唾液酸糖苷的化学合成通常需要引入辅助基团,涉及反复的保护基操作和纯化步骤,反应总收率低。唾液酸转移酶催化唾液酸糖苷的酶促合成在水相中进行,不需要保护基操作,立体选择性专一,但是面临酶的来源少,以及底物适应范围窄等限制。前期研究表明,美人鱼发光杆菌来源的α2-6唾液酸转移酶(Photobacterium damselae α2-6 sialyltransferase,Pd2,6ST)催化效率高,底物适应性宽,可以同时在半乳糖和N-乙酰氨基半乳糖上进行α2-6唾液酸化。但是Pd2,6ST在对含有多个半乳糖和(或)N-乙酰氨基半乳糖单元的复杂底物进行唾液酸化时区域选择性差,只能得到不同唾液酸化程度的混合物。这极大地制约了 Pd2,6ST在复杂唾液酸糖苷合成上的应用,以及在分子水平上对相关特定糖链的结构与功能的研究。为了解决细菌来源α2-6唾液酸转移酶Pd2,6ST在含有多个唾液酸化位点底物上的区域选择性挑战,本文发展了一个以氧化还原体系来精准控制区域选择性α2-6唾液酸化的底物工程策略。这一新策略通过氧化还原体系将半乳糖C6位羟基转化为醛基而屏蔽不需要引入唾液酸化的位点,同时对需要引入唾液酸化位点的半乳糖C6位羟基进行保留。利用这一策略成功合成了新乳四糖(Lacto-N-neotetraose,LNnT)和新乳六糖(Lacto-N-neohexaose,LNnH)的所有可能的α2-6唾液酸化产物。本论文主要开展了以下儿方面工作:(1)成功构建了氧化还原体系为基础的底物工程策略,运用半乳糖氧化酶将受体糖链中不需要引入α2-6唾液酸化位点上的半乳糖的C6位羟基选择性氧化为醛基,再在酶法唾液酸化后用NaBH4将醛基转化为羟基。(2)在底物工程策略的调控下,通过酶法组装模块的串联使用,高效、简捷地实现了不同唾液酸化形式的唾液酸化LNnT和LNnH的合成。本论文的主要创新点:首次将氧化还原体系引入到唾液酸糖苷的酶法模块化组装中,通过对受体底物的改造,首次实现了细菌来源的α2-6唾液酸转移酶对多唾液酸化位点底物的位点专一性α2-6唾液酸化。