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冯雁团队在酶法制备溶血鞘糖脂研究上获重要进展

主要完成人: 发表日期:2015-08-07 点击数:1094


         近日,国际脂类代谢研究知名期刊《Journal of Lipid Research》在线发表了上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室冯雁课题组关于鞘糖脂类化合物酶法合成的最新研究进展“A facile method for controlling the reaction equilibrium of sphingolipid ceramide N-deacylase for lyso-glycosphingolipid production” 。该研究第一作者为博士生黄锋涛,指导教师为杨广宇副研究员。

鞘糖脂是一类由神经酰胺和寡糖链以糖苷键连接形成的双亲性糖脂化合物,广泛参与细胞与外界的生化信号传导,在细胞增殖、分化、衰老、凋亡等各阶段均发挥重要作用。鞘糖脂类化合物对癌症、神经退行性疾病、自免疫疾病等重大疾病具有一定的治疗效果。溶血鞘糖脂是鞘糖脂的N去酰基化产物,可以作为药物中间体合成各种鞘糖脂衍生物,促进鞘糖脂类新药的开发。但由于溶血鞘糖脂合成受到化学合成路线复杂、产率低等制约,影响了该领域的快速发展。

在之前的工作中,该团队发现来源于海洋细菌Shewanella algaG8的鞘糖脂N-去酰基化酶(SCDase)可以高效催化鞘糖脂酰基链的降解及合成的双向反应,在溶血鞘糖脂的合成中有着重要的应用潜力(Appl Microbiol Biotechnol, 2015, 99(16), 6715-6726 )。但由于该酶同时存在水解和合成两种活性,催化反应时存在竞争,导致反应产率仅为40-60%。本研究中,他们对SCDase的酶促反应体系进行了系统优化,通过引入高浓度碱土金属离子及适宜的表面活性剂,成功实现了对酶反应平衡的控制,在最优条件下,SCDase水解反应转化率可提高至96%以上。该方法同时还具有操作简便、易放大等优点,12小时反应大规模制备溶血型神经节苷脂GM1的产率可达90%,显著高于目前文献报道的最好结果(反应2周,产率72%),在鞘糖脂类药物的大规模制备和结构创新方面具有广阔的应用潜力。

目前该技术已申请中国发明专利(201410508221.X),研究团队正利用SCDase的高效合成活性及宽泛的底物选择性,使用各种不同类型的脂肪酸链及溶血鞘糖脂合成非天然鞘糖脂分子库,为开发具有更高药效的鞘糖脂类药物奠定基础。