يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
أثبتت جليكوسيدات الإندوكسيل أنها أدوات قيمة ومتعددة الاستخدامات لمراقبة أنشطة الجليكوسيداز. يتم إطلاق الإندوكسيل عن طريق التحلل المائي الأنزيمي وتتأكسد بسرعة ، على سبيل المثال عن طريق الأكسجين الجوي ، إلى أصباغ من النوع النيلي. يتيح هذا التفاعل فحصا سريعا وسهلا في الجسم الحي دون عزل أو تنقية الإنزيمات ، بالإضافة إلى الاختبارات السريعة على ألواح الأجار أو في المحلول (على سبيل المثال ، الغربلة باللون الأزرق والأبيض ، والآبار الدقيقة) ويستخدم في الكيمياء الحيوية والكيمياء النسيجية وعلم الجراثيم والبيولوجيا الجزيئية. لسوء الحظ ، ثبت أن تخليق هذه الركائز صعب ، بسبب التفاعلات الجانبية المختلفة والتفاعل المنخفض لوظيفة هيدروكسيل الإندوكسيل. خاصة بالنسبة لهياكل نوع الجلوكوز ، لوحظت غلة منخفضة. يستخدم نهجنا الجديد إستر حمض الإندوكسيليك كوسيط رئيسي. تم تحضير استرات حمض الإندوكسيل ذات أنماط الاستبدال المتنوعة على مسارات قابلة للتطوير. يمكن إجراء عمليات نقل الجليكوزيل الطورية مع تلك المستقبلات وهاليدات الجليكوسيل البيرسيتيلية في ظل ظروف شائعة في عوائد عالية. ينتج عن انقسام الإستر والجليكوزيل الخفيف اللاحق بوساطة الفضة جليكوسيدات الإندوكسيل البيرسيتيلات في عوائد عالية. أخيرا يتم تنفيذ إزالة الحماية وفقا ل Zemplén.
لفترة طويلة، كانت عملية إنتاج النيلة عملية ذات أهمية اقتصادية بالغة. وقبل أن تتيح عمليات التخليق الكيميائي واسعة النطاق الوصول الرخيص إلى النيلة، كانت السلائف تُستخلص من مصادر طبيعية منذ العصور ما قبل المسيحية. وأصبحت زراعة النباتات الموفرة للنيلة (النيلة الطبيعية) في أوروبا غير مربحة في القرن 17th، حيث أن كمية سلائف النيلة في نبات النيلة الهندي (0.2-0.8 %) أعلى بنحو 30 مرة. وفي نهاية القرن التاسع عشر، أدى التخليق الكيميائي للنيلة إلى تراجع الزراعة التقليدية1,2.
تشمل سلائف النيلة التي توجد بشكل طبيعي في النباتات كل من الإنديكان (1)، والإنستاتان أ (2)، والإيساتان ب (3) (الشكل 1). وتتكون جميعها من وحدة إندوكزيل مرتبطة ببقايا غليكوزيل. ويؤدي كسر الرابطة الغليكوزيدية، عن طريق التحلل الإنزيمي على سبيل المثال، إلى تحرر الإندوكزيل (4). ويكون الإندوكزيل نفسه عديم اللون تقريبًا، ولكن يمكن أكسدته بسرعة لتكوين صبغة النيلة (5). وقد تم تطويع هذا التفاعل الحساس في الكيمياء الحيوية، والكيمياء النسيجية، وعلم البكتيريا، وعلم الأحياء الجزيئي لمراقبة الأنشطة الإنزيمية. ومن الممكن إجراء فحص النشاط in vivo دون الحاجة إلى عزل الإنزيمات أو تنقيتها، بالإضافة إلى إجراء اختبارات سريعة على أطباق الآجار أو في المحاليل (e.g., الفرز الأزرق-الأبيض، والآبار الدقيقة). وبناءً على البقايا المرتبطة بجزء الإندوكزيل (e.g., الإسترات، والغليكوزيدات، والكبريتات)، تم تطوير ركائز مناسبة لفئات مختلفة من الإنزيمات (e.g., الإستريز، والغليكوزيداز، والسلفاتاز)3. وفيما يلي، سيكون التركيز على تكوين وتطبيقات غليكوزيدات الإندوكزيل.

الشكل 1: سلائف النيلة الطبيعية وتكون صبغة النيلة عن طريق التحلل المائي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
يحدد نمط الاستبدال في شق الإندوكسيل اللون والخصائص الفيزيائية لصبغة الإنديغو الناتجة. وتعد أنماط الاستبدال الأكثر شيوعاً هي 5-bromo-4-chloro (يُرمز لها بـ X؛ اللون الأزرق المخضر)، و5-bromo (الأزرق)، و5-bromo-6-chloro (الأرجواني)، وذلك لأنها تشكل أصغر جزيئات الصبغة، ولا تكوّن حبيبات، وتتمتع بأقل قدر من الانتشار من مواقع التحلل المائي. وتكتسب هذه الخاصية الأخيرة أهمية خاصة في التجارب التي تُجرى in vivo3.
نُشر أول تقرير عن طريقة توليد الإنديغو (indigogenic method) للكشف عن نشاط الإستريز في عام 1951 بواسطة Barrnett و Seligman، اللذين استخدما أسيتات وبوتيرات الإندوكซيل4. وبعد نحو عقد من الزمن، تم تطويع مبدأ توليد الإنديغو لتحديد موقع الغلوكوزيداز في الثدييات5. وحتى الآن، تم تطوير العديد من غليكوزيدات الإندوكซيل رغم أن تخليقها ثبت صعوبته. وتعتمد معظم عمليات التخليق على استخدام إندوكซيل مُن-أسيتيلي (N-acetylated indoxyl) كمستقبل، وهاليد الغليكوزيل المقابل كمانح6-14. وتتم عملية الغلكزة (Glycosylation) في الأسيتون مع هيدروكسيد الصوديوم. وفي ظل هذه الظروف، تحدث مجموعة من التفاعلات الجانبية، مما يقلل الإنتاجية بشكل كبير. وقد تم الإبلاغ عن إنتاجيات غلكزة منخفضة للغاية خاصة للهياكل من نوع الغلوكوز (على سبيل المثال، 15% لـ (N-acetyl-5-bromo-4-chloro-indol-3-yl)-2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-ᴅ-glucopyranoside6 و 26% لـ (N-acetyl-5-bromo-4-chloro-indol-3-yl)-2,3,2',3',4'-penta-O-acetyl-β-ᴅ-xylobioside14 في مثال أحدث). ومن خلال نهج مبتكر يستخدم إسترات حمض الإندوكซيليك، تم تحضير عدد كبير من غليكوزيدات الإندوكซيل بإنتاجيات جيدة (على سبيل المثال، إنتاجية 57% لـ (N-acetyl-5-bromo-4-chloro-indol-3-yl)-2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-ᴅ-glucopyranoside).
يصف البروتوكول التالي التخليق المباشر لإستر أليل حمض الإندوكسيليك (5-bromo-4-chloro)، وبناءً عليه تخليق جليكوزيد إندوكسيل (X-Gal). وتوضح تجربة نموذجية بسيطة التفاعلية الإنزيمية لـ β-galactosidase باستخدام X-Gal.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظات عامة:
تم تنفيذ جميع ردود الفعل باستخدام غطاء الدخان ومعدات الحماية الشخصية المناسبة. جميع الكواشف والمذيبات (سنويا ؛ محتوى الماء للمذيبات الجافة: MeCN <50 جزء في المليون ؛ Et2O <0.01٪; CH2Cl2 <0.003٪; تم شراء THF <0.005٪) من مصادر تجارية واستخدامها كما وردت. تم إجراء TLC على ألواح هلام السيليكا Merck 60 F254. تم الكشف عن المركبات بواسطة الأشعة فوق البنفسجية و / أو عن طريق المعالجة باستخدام EtOH / H2SO4 (9: 1) والتسخين اللاحق. تم إجراء كروماتوغرافيا العمود باستخدام هلام السيليكا Merck / Fluka 60 (230-400 شبكة). تم إجراء الترشيحات باستخدام قمع Büchner ومضخة الشفاطة. تمت إزالة المذيبات باستخدام مبخر دوار (40 درجة مئوية ، ~ 200 دورة في الدقيقة). تم تجفيف المنتجات في فراغ عالي (مضخة ريشة دوارة). تم إجراء التفاعلات التي تتطلب مذيبات جافة تحت جو الأرجون.
< p class = "jove_content"> في ما يلي ، تم وصف تخليق X-Gal (16) باستخدام 5-bromo-4-chloro-indoxylic acid allyl ester (12). لمزيد من المركبات ذات أنماط الاستبدال المتنوعة وكذلك استرات الميثيل المحضرة وفقا لهذا التسلسل الاصطناعي ، انظر المرجع 17-19. < p class = "jove_title" >1. المتقبل: تخليق 5-برومو-4-كلورو-إندوكسيليك حمض أليل إستر18 (12)2. إندوكسيل جليكوزيد: تخليق X-Gal17
3. توضيح تجربة النموذج: إثبات نشاط β-galactosidase باستخدام X-Gal
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نُشرت أولى عمليات تخليق الإنديكان (indicane) و5-برومو-إنديكان (5-bromo-indicane) بواسطة روبرتسون في عامي 1927 و192915,16. ومن خلال استخدام ميثيل إستر حمض الإندوكسيليك كمستقبل، تم سد الموضع 2 التفاعلي، وبالتالي تم كبح التفاعلات الجانبية جزئياً. أدت عملية الجليكوزيلة في الأسيتون/هيدروكسيد الصوديوم، بعد إزالة حماية المجموعة الواقية وإزالة الكربوكسيل (160 °C، أنهيدريد الأسيتيك، 1 hr)، وأخيراً إزالة الأسيتيل، إلى إنتاج الإنديكان و5-برومو-إنديكان. وبناءً على هذا المفهوم، طورنا طريقة تخليق محسنة لجليكوزيدات الإندوكسي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نظرا لضعف الغلة والقيود ، خاصة بالنسبة لهياكل نوع الجلوكوز والسكريات الأكثر تعقيدا ، تم تطوير نهج اصطناعي جديد تجاه جليكوسيدات الإندوكسيل. أثبتت استرات حمض الإندوكسيليك أنها مواد وسيطة رئيسية ثمينة وتم الحصول عليها في مسار معياري وقابل للتطوير. جميع الخطوات عالية الغلة وبسبب مواد البداية الرخيصة وسهولة العمل ، يمكن إجراء عمليات توليفات متعددة الجرام. ميزة نهج إستر أليل هي حجب الموضع 2 التفاعلي. وبالتالي يتم قمع التفاعلات الجانبية المتناقصة للإنتاجية. يسمح استخدام استرات الأليل بالانقسام الانتقائي ، وهو أمر مهم بشكل خاص ع...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.
دعم هذا العمل من قبل Glycom A / S ، كوبنهاغن ، الدنمارك ، له امتنان.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أنهيدريد الخليك | Grü ssing | 10298 | أكالة وقابلة للاشتعال |
| أسيتونيتريل | سيجما ألدريتش | 608-001-00-3 | ضارة وقابلة للاشتعال |
| كحول | أليل ألدريتش | 453021 | ضارة وخطيرة على البيئة |
| Amberlite IR-120 H+< / sup> | Fluka | 06428 | مهيج |
| حمض البروموأسيتيك | Merck | 802260 | تآكل ، سام ، خطير للبيئة |
| 4-Bromo-3-chloro-2-methylaniline | ABCR | AB 171687 | مهيج |
| ثنائي كلورو الميثان | ACROS | 326850010 | ثنائي |
| إيثيل الأثير | ضار Grü ssing | 10274 | وقابل للاشتعال |
| للغاية ثنائي ميثيل فورماميد | ACROS | 348430010 | ضار وقابل للاشتعال |
| سيجما ألدريتش | 41648 | ||
| أسيتات الإيثيل | سيجما ألدريتش | 607-022-00-5 | مهيج وقابل للاشتعال |
| حمض الإيثيلين ديامين تترا أسيتيك | AppliChem | A1103.0500 | مهيج |
| وبيتا. 1،3-Galactosidase ، مؤتلف ، E. قولونية < / em> | Calbiochem | 345795 | |
| حمض الهيدروكلوريك | VWR | 20252.290 | |
| هيدرات كبريتات المغنيسيوم | Merck | 105885 | |
| الميثانول | ACROS | 326950010 | مورفولين سام وقابل للاشتعال |
| Janssen Chimica | 15.868.57 | تآكل ، قابل للاشتعال | |
| بيروليوم الأثير | Azelis | 111053 | قابل للاشتعال ومهيج وخطير على البيئة |
| كربونات البوتاسيوم | Grü ssing | 12005 | |
| برمنجنات البوتاسيوم | Gr & uuml; ssing | 12056 | ضار ، مؤكسد |
| البوتاسيوم ثلاثي بوتوكسيد | ميرك | 804918 | ، قابل للاشتعال |
| بيريدين | سيجما-ألدريتش | 613-002-00-7 | ضار ، قابل للاشتعال |
| أسيتات الفضة | فلوكا | 85140 | مهيج ، خطير على البيئة |
| بيكربونات الصوديوم | Gr ü. ssing | 12144 | |
| هيدريد الصوديوم | Merck | 814552 | القابل للتآكل والقابل للاشتعال |
| Riedel-de H & auml ؛ en | S181200 | المسببة للتآكل | |
| ميرك | 806538 | المسببة للتآكل والقابلة للاشتعال | |
| Gr ü ssing | 12175 | ||
| Tetrabutylammonium هيدروجين كبريتات | لانكستر | 5438 | ضارة |
| رباعي هيدروفوران | سيجما ألدريتش | 87371 | وقابل للاشتعال |
| Tetrakis (ثلاثي فينيل فوسفين) البلاديوم (0) | سيجما ألدريتش | 216666 | |
| Triphosgene | Fluka | 15217 | |
| تريس سام (هيدروكسي ميثيل) أمينوميثان هيدروكلوريد | سيجما | T-3253 | مهيج |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.