Клетки всех живых организмов покрыты плотным слоем очень сложных углеводов. Эти углеводы, которые также известны как гликаны, являются важными медиаторами широкого спектра биологических и болезненных процессов. Чтобы детально изучить гликаны, ученым необходимо было завершить производственный процесс, включающий более 100 химических стадий, но исследователи из Утрехтского университета недавно разработали процесс, который намного быстрее и эффективнее. Исследователи опубликовали свои результаты в Nature Chemistry .

Ствол и ветви

Гликаны играют ключевую роль во многих биологических и болезненных процессах, от эмбриогенеза до иммунной регуляции, подавления воспаления и рака. Гликан может быть использован в качестве биомаркера для идентификации раковых клеток , но они также являются важными компонентами большинства биологических препаратов.

Однако гликаны намного сложнее, чем ДНК или белки: они состоят из ствола с двумя-четырьмя несимметричными ветвями, и чем больше у них ветвей, тем сложнее их синтезировать. На самом деле, для получения гликанов в лаборатории часто требуется до 100 химических стадий.

Исследователи из Утрехтского университета Герт-Ян Бунс и Герлоф Бозман стремятся изменить это в тесном сотрудничестве со своими коллегами из Университета Джорджии в США. «Мы в основном контролируем биосинтез гликанов», — говорит Бунс. Исследователи разработали метод, который начинается с гликопептида, который можно легко получить из порошка яичного желтка в качестве строительного блока для производства гликанов.

Обрезка гликопептида для роста

Первым шагом в новом производственном процессе является «обрезка» гликопептида до тех пор, пока не останутся только ствол и точки разветвления. Исследователи могут индивидуально активировать или деактивировать каждую точку ветвления, позволяя им повторно выращивать ветви по одной, разблокируя каждую из них по отдельности, а затем вводя ферменты, которые могут создавать определенные ветви. Это позволяет исследователям прикреплять асимметричные ветви гликана к стволу контролируемым образом.

Десять этапов технологии

Используя этот новый метод, исследователи смогли резко сократить производственный процесс до десяти этапов. Бун объясняет: «Мы использовали гликопептид для производства вещества гликозил-аспарагин, аминокислоты, содержащей сахар. Затем мы провели гликозил-аспарагин через пять химических и ферментативных стадий, в результате чего соединение получило две ветви. После этого первого процесса в Мы копируем естественный процесс производства , затем мы использовали рекомбинантные ферменты для производства гликозил-аспарагина с четырьмя ответвлениями всего за пять дополнительных этапов. Это соединение является основой для производства широкого спектра N-гликанов, которые играют роль во многих заболеваниях. такие процессы, как рак и вирусные инфекции, но также могут быть использованы для производства биофармацевтических препаратов.