Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Hiërarchische en programmeerbare One-pot oligosaccharide synthese

Published: September 6, 2019 doi: 10.3791/59987
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 1, 4, 1,3
1Genomics Research Center, Academia Sinica, 2Institute of Biomedical Sciences, Academia Sinica, 3Department of Chemistry, Scripps Research Institute, 4Institute of Information Science, Academia Sinica

Summary

Dit protocol demonstreert het gebruik van de auto-CHO software voor hiërarchische en programmeerbare One-pot synthese van oligosacchariden. Het beschrijft ook de algemene procedure voor RRV-bepalings experimenten en eenpotglycosylatie van SSEA-4.

Abstract

Dit artikel presenteert een algemeen experimenteel protocol voor programmeerbare One-pot oligosaccharide synthese en laat zien hoe u auto-CHO software gebruikt voor het genereren van potentiële synthetische oplossingen. De programmeerbare One-pot oligosaccharide synthese aanpak is ontworpen om snelle oligosaccharide synthese van grote hoeveelheden met behulp van thioglycoside building blocks (BBLs) met de juiste sequentiële volgorde van relatieve reactiviteit waarden (RRVs). Auto-CHO is een platformonafhankelijke software met een grafische gebruikersinterface die mogelijke synthetische oplossingen biedt voor programmeerbare One-pot oligosaccharide synthese door te zoeken in een BBL-bibliotheek (met ongeveer 150 gevalideerde en > 50000 virtuele Bbl's) met nauwkeurig voorspelde RRVs door ondersteuning van vector regressie. Het algoritme voor hiërarchische One-pot synthese is geïmplementeerd in auto-CHO en gebruikt fragmenten gegenereerd door One-pot reacties als nieuwe BBLs. Daarnaast stelt auto-CHO gebruikers in staat om feedback te geven voor virtuele Bbl's om waardevolle voor verder gebruik te behouden. Eenpotsynthese van fase-specifieke embryonale antigeen 4 (SSEA-4), een pluripotente menselijke embryonale stamcel marker, wordt in dit werk gedemonstreerd.

Introduction

Koolhydraten zijn alomtegenwoordig in de natuur1,2, maarhun aanwezigheid en werkingswijze blijven een onbekendgebied, voornamelijkals gevolg van moeilijke toegang tot deze klasse van moleculen3. In tegenstelling tot de geautomatiseerde synthese van oligopeptides en oligonucleotiden, blijft de ontwikkeling van de geautomatiseerde synthese van oligosacchariden een formidabele taak en is de vooruitgang relatief traag.

Om dit probleem aan te pakken, ontwikkelde Wong et al. de eerste geautomatiseerde methode voor de synthese van oligosacchariden met behulp van een programmeerbaar softwareprogramma genaamd Optimer4, dat de selectie van bbl's uit een bibliotheek van ~ 50 bbls voor sequentiële One-pot Reacties. Elke BBL werd ontworpen en gesynthetiseerd met goed gedefinieerde reactiviteit afgestemd door verschillende beschermende groepen. Met deze aanpak kunnen de complexiteit van het beschermen van manipulatie en tussentijdse zuivering worden geminimaliseerd tijdens de synthese, die zijn beschouwd als de moeilijkste problemen om te overwinnen in de ontwikkeling van geautomatiseerde synthese. Ondanks dit voorschot is de methode nog steeds vrij beperkt, omdat het aantal Bbl's te klein is en het Optimer-programma alleen bepaalde kleine oligosacchariden kan verwerken. Voor complexere oligosacchariden die meer Bbl's en meerdere Passes van One-pot reacties en fragment condensatie vereisen, is een geüpgrade versie van het softwareprogramma, auto-CHO5, ontwikkeld.

In auto-CHO zijn meer dan 50.000 Bbl's met gedefinieerde reactiviteit aan de BBL-bibliotheek toegevoegd, waaronder 154 synthetische en 50.000 virtuele. Deze bbl's zijn ontworpen door machine learning op basis van basiseigenschappen, berekende NMR-chemische verschuivingen6,7en moleculaire descriptoren8, die de structuur en reactiviteit van de bbl's beïnvloeden. Met dit bijgewerkte programma en nieuwe set BBLs beschikbaar, de synthese capaciteit wordt uitgebreid, en zoals aangetoond, verschillende oligosacchariden van belang kunnen snel worden voorbereid. Er wordt aangenomen dat deze nieuwe ontwikkeling de synthese van oligosacchariden voor de studie van hun rollen in verschillende biologische processen en hun effecten op de structuren en functies van glycoproteïnen en glycolipiden zal vergemakkelijken. Er wordt ook gedacht dat dit werk de glycologie Gemeenschap aanzienlijk ten goede zal komen, gezien het feit dat deze methode gratis beschikbaar is voor de onderzoeksgemeenschap. Synthese van de essentiële menselijke embryonale stamcel marker, SSEA-45, wordt in dit werk gedemonstreerd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. automatische CHO-software manipulatie

  1. Installatie van Java Runtime Environment: Zorg ervoor dat de Java Runtime Environment (JRE) is geïnstalleerd op het apparaat. Als JRE is geïnstalleerd, gaat u naar de volgende stap, "software initialisatie"; anders downloadt en installeert u JRE volgens het besturingssysteem van de gebruiker op: < https://www.Oracle.com/technetwork/Java/javase/downloads/index.html >.
  2. Software initialisatie: Ga naar de auto-CHO website op < https://sites.Google.com/View/auto-Cho/Home > en Download de software volgens het besturingssysteem. Op dit moment ondersteunt auto-CHO Windows, macOS en Ubuntu. De nieuwste PDF-handleiding is beschikbaar op de auto-CHO-website.
    1. Voor Windows-gebruikers pakt u de auto-CHO_Windows. zip uit en dubbelklikt u op auto-Cho. jar in de map auto-CHO_Windows om het programma te starten.
      Opmerking: de gebruiker moet unzip-software installeren, zoals 7-zip, te vinden op < https://www.7-zip.org >, voor het uitpakken van het zip-bestand. De gebruiker kan ook gebruik maken van de java-jar auto-Cho. jar opdracht om het programma te starten door de Windows Command prompt.
    2. Voor macOS-gebruikers klikt u met de rechtermuisknop op auto-Cho. jar en kiest u openen om het programma te starten.
    3. Voor Ubuntu-gebruikers:
      1. Installeer libcanberra-gtk met de volgende opdracht:
        $ sudo apt-get installeren libcanberra-gtk *
      2. Wijzig de toegangsmachtiging van auto-CHO_Ubuntu. sh:
        $ chmod 755 auto-CHO_Ubuntu. sh
      3. Voer het programma auto-CHO uit:
        $./Auto-CHO_Ubuntu.sh
  3. Voer de gewenste ontwikkelen-structuur in. Kies ervoor om een ontwikkelen-structuur te tekenen of een bestaand structuurbestand te lezen.
    1. Invoer door te tekenen:
      1. Klik op bewerken Glycan door GlycanBuilder9, 10 (afbeelding 1, btn1; Figuur 2a) of het gebied van Klik hier om het synthetische doel te bewerken om de querystructuur te tekenen en te bewerken door GlycanBuilder. Koppelings-en chiraliteit gegevens mogen niet worden genegeerd. Klik op de knoppen Globo-H, ssea-4of Oligolacnac (afbeelding 1, voorbeelden) om de voorbeelden weer te geven.
      2. Selecteer bestand | Exporteren naar sequentie formaten | Exporteren naar GlycoCT gecondenseerd om de bewerkte structuur op te slaan (optioneel).
      3. Sluit het dialoogvenster GlycanBuilder om het bewerken te voltooien.
    2. Invoer door een bestand te lezen:
      1. Klik op bewerken Glycan door GlycanBuilder (afbeelding 1, btn1; Figuur 2a) of het gebied van Klik hier om het synthetische doel te bewerken om de querystructuur te bewerken.
      2. Selecteer bestand | Importeer vanuit sequentie-indelingen om het querystructuur bestand met de bijbehorende indeling te kiezen.
  4. Zoekparameter instellingen (optioneel).
    1. Definieer de zoekparameters in het tabblad "parameter instellingen" (afbeelding 1, Tab2) om redelijke zoekresultaten te krijgen.
      Opmerking:
      Drempelwaarde van high-class RRV moet een reëel getal en ≥ 0.
      Drempelwaarde van gemiddelde klasse RRV moet een reëel getal en ≥ 0.
      Drempelwaarde van high-class RRV moet worden ≫drempelwaarde van gemiddelde klasse RRV.
      Max fragment nummer moet een geheel getal zijn en ≥ 1.
      Min BBL-nummer in een fragment moet een geheel getal zijn en tussen 1 en 3 liggen.
      Max BBL-nummer in een fragment moet een geheel getal zijn en tussen 1 en 3 liggen.
      Max BBL nummer in een fragment moet ≥min BBL getal in een fragment.
      Min. donor/acceptor RRV verschil moet een positief reëel getal zijn.
      Min. donor/acceptor RRV-verhouding moet een positief reëel getal zijn.
      Max donor/acceptor RRV verhouding moet een positief reëel getal.
      Max donor/acceptor RRV verhouding moet worden ≫min donor/acceptor RRV verhouding.
    2. Klik op de knop OK om de nieuwe instellingen in te schakelen.
  5. Selecteer de bouwsteenbibliotheek (afbeelding 1, tab5). De standaardinstelling is om alleen in de experimentele bibliotheek te zoeken. Als u zowel de experimentele als de virtuele bibliotheken wilt doorzoeken, controleert u de volgende stappen.
    1. Selecteer het tabblad virtuele bouwsteenbibliotheek (afbeelding 2c, tab5). Experimentele en virtuele bouwstenen kunnen samenwerken om het zoek vermogen van auto-CHO te verbeteren. Op dit moment biedt auto-CHO meer dan 50.000 virtuele bouwstenen met voorspelde RRVs in de bibliotheek.
    2. Selecteer experimentele en virtuele bibliotheken gebruiken en filters toepassen om virtuele bouwstenen met bepaalde criteria weer te geven. Klik op de knop geselecteerde virtuele BBL (s) weergeven (afbeelding 2c, btn5) om alleen de geselecteerde virtuele Building Block (s) weer te geven.
    3. Klik op de knop gefilterde virtuele BBL (s) tonen (afbeelding 2c, btn6) om alleen virtuele bouwstenen weer te geven met bepaalde criteria die door de gebruiker zijn gedefinieerd.
    4. Klik op de knop alle virtuele BBL (s) weergeven (afbeelding 2c, btn7) om alle beschikbare virtuele bouwstenen weer te geven en het filter opnieuw in te stellen.
    5. Controleer een of meerdere gewenste virtuele bouwstenen die de gebruiker zou willen gebruiken voor het zoeken.
  6. Selecteer het tabblad query structuur (afbeelding 1, Tab1) en klik op de knop bouwsteenbibliotheek zoeken (afbeelding 1, btn2) om de synthetische oplossingen met één pot voor de query structuur te vinden. Bevestig vervolgens de parameterinstellingen.
  7. Zoek in de resultaten viewer.
    Opmerking: het zoekresultaat wordt weergegeven op het tabblad resultaat visualisatie (afbeelding 1, tab6). De reducerende eind accepteurs van verschillende residu getallen worden weergegeven in de kolom voor het reduceren van de eind acceptor (Figuur 1, viewer1).
    1. Selecteer een Reduceer acceptor en oplossingen worden weergegeven in de lijst met synthetische oplossing (afbeelding 1, viewer2). Fragmenten worden weergegeven in de fragment lijst (afbeelding 1, viewer3) om te suggereren hoeveel fragmenten moeten worden gebruikt in de synthese.
      Opmerking: het systeem biedt gedetailleerde informatie over elk fragment, met inbegrip van de RRV van het fragment, computationele opbrengst en welke bescherming groep moet worden gedebeschermd voor het daaropvolgende gebruik van het fragment in de One-pot-reactie. De bouwstenen die worden gebruikt om het geselecteerde fragment te assembleren, worden weergegeven in de viewer4 van Figuur 1. De viewer5 van afbeelding 1 geeft ook de fragment verbindingsgegevens weer.
    2. Bekijk en controleer de chemische structuren en gedetailleerde informatie over de geselecteerde bouwstenen in de gebieden van de chemische structuur van de bouwsteen en de bouwsteen browser, respectievelijk, voor experimentele bouwstenen (figuur 1, tab4).
  8. Uitvoer het zoekresultaat naar tekst (optioneel).
    1. Selecteer het tabblad resultaat tekst (afbeelding 1, tab7).
    2. Klik op resultaat tekst opslaan (afbeelding 2b, btn4) en kies de bestemming van het tekstbestand.
  9. Feedback voor virtuele bouwstenen (optioneel).
    Opmerking: feedback kan worden gegeven op virtuele bouwstenen via de online vragenlijst. Feedback kan de community helpen om nuttige virtuele bouwstenen te behouden en inefficiënte degenen te verwijderen.
    1. Selecteer het tabblad virtuele bouwsteen (afbeelding 1, tab5).
    2. Klik op de om te beoordelen link van de virtuele bouwsteen waarvan het gewenst is om te beoordelen of commentaar in de feedback kolom.
    3. Vul het feedbackformulier in nadat het systeem een webpagina heeft geopend en verzend het.
      Opmerking: Verander de virtuele BBL-ID niet.

2. RRV-bepalings experimenten

  1. Combineer in een 10 mL Rondbodemkolf de twee thioglycoside donoren (0,02 mmol van elk: Dr4 is de referentie donor met bekende RRV; Dx1 is het donor molecuul van onbekende RRV), absolute methanol (0,10 mmol) en drieriet in DICHLOORMETHAAN (DCM, 1,0 ml), roer vervolgens bij kamertemperatuur (RT) gedurende 1 uur.
  2. Neem een aliquot van dit mengsel (30 μL) en Injecteer het mengsel in drie afzonderlijke injecties met een hogedrukvloeistofchromatografie (HPLC) (10 μL per injectie). Meet de coëfficiënt (a) tussen de absorptie (a) en de concentratie van het donor molecuul [D] onder de voorwaarden voor de scheiding van de baseline (ether acetaat/n-hexaan = 20/80).
  3. Voeg een oplossing van 0,5 M N-iodosuccinimide (NIS) toe in acetonitril (40 μl, 0,02 mmol) in het reactiemengsel, gevolgd door toevoeging van een 0,1 M trifluoromethanesulfoninezuur (TfOH) oplossing (20 μL, 0,002 mmol) en roer het mengsel bij RT gedurende 2 uur.
  4. Verdun het reactiemengsel met DCM (4,0 mL), filtreer en was met verzadigde waterige Natriumthiosulfaat bevattende 10% natriumwaterstofcarbonaat (2x met elk 5 mL volume). Extract de waterige laag met DCM (3x met 5 mL). Combineer alle organische lagen, was het met 5 mL pekel en droog het met ongeveer 200 mg watervrij magnesiumsulfaat.
  5. Schud het mengsel mild voor 30 s, filtreer het door een trechter met een gefluïteerd filtreerpapier om het magnesiumsulfaat te verwijderen en vang het filtraat vervolgens op in een rondbodemkolf van 25 mL. Verwijder het oplosmiddel met behulp van een roterende verdamper.
  6. Los het residu op in DCM (1,0 mL). Neem een aliquot van dit mengsel (30 μL) en Injecteer het in HPLC in drie afzonderlijke injecties (10 μL per injectie). Meet de concentraties van de overblijvende donoren ([dx] en [dRef]) door HPLC onder dezelfde scheidings condities (ether acetaat/n-hexaan = 20/80) (ARef)t = 24417,0, (ax)t = 23546,3.
  7. Meet de relatieve reactiviteit tussen Dx1 vs. dR4, kx1/kR4 = 0,0932. Op basis van de relatieve reactiviteit waarde van DR4, de relatieve reactiviteit waarde van dx1 is 3.
    Opmerking: a = a/[D], (aRef)0 = 74530,1, (ax)0 = 26143,0. k x/kRef = (LN [dx]t -LN [dx]0)/(LN [dRef]t -LN [dRef]0) = (LN [A x]t -LN [ax]0)/(LN [aRef]t -LN [aRef]0) = 0,0932.

3. eenpotglycosylatie van SSEA-4

  1. Plaats een rondbodemkolf van 10 mL onder vacuüm, vlam droog en laat de kolf afkoelen tot RT terwijl hij nog onder vacuüm zit. Verwijder het rubberen septum om een mengsel van disacharide 1 donor (38 mg, 1,1 EQ., 0,057 mmol), de eerste acceptor 2 (40 mg, 1,0 EQ., 0,053 mmol) en een met Teflon gecoate magnetische roerstaaf in de kolf te voegen.
  2. Breng 100 mg moleculaire zeven in poedervorm 4 Å over in een rondbodemkolf van 5 mL. Bewaar deze kolf onder vacuüm, vlam droog en laat de kolf afkoelen tot RT terwijl hij nog onder vacuüm zit. Breng de vers gedroogde 4 Å moleculaire zeven over in de eerste kolf die het uitgangsmateriaal bevat.
  3. Breng 1 mL vers gedroogde DCM over in de kolf. Roer het reactiemengsel gedurende 1 uur bij RT en plaats het vervolgens onder een temperatuur van-40 °C. Breng de NIS (13 mg, 1,1 EQ., 0,057 mmol) over in de kolf.
  4. Injecteer TfOH (34 μL, 0,3 EQ., 0,017 mmol, 0,5 M in ether) in de kolf door het septum met behulp van een microvolume spuit bij-40 °C. Blijf roeren bij-40 °C gedurende 3 uur.
  5. Na de eerste acceptor 2 bijna verbruikt, Injecteer de oplossing van acceptor 3 in DCM in de kolf door het septum.
  6. Verwarm het reactiemengsel tot-20 °C en breng NIS (19 mg, 1,6 EQ., 0,083 mmol) in de kolf. Injecteer TfOH (34 μL, 0,3 EQ., 0,017 mmol, 0,5 M in ether) in de kolf door het septum bij-20 °C. Blijf roeren bij-20 °C gedurende 3 uur.
  7. Nadat het product van de eerste stap reactie is verbruikt, dorst lessen de reactie door het injecteren van twee equivalenten van Triethylamine. Verwijder de moleculaire zeven door een filter trechter boordevol Celiet, Vang het filtraat op in een ronde bodem kolf van 25 mL en was het filter verder met 10 mL DCM.
  8. Breng het filtraat over in een scheitrechter en was het met verzadigd waterig Natriumthiosulfaat dat 10% NaHCO3 bevat (2x met elk 10 ml). Extract de waterige laag met DCM (3x met 10 mL). Combineer de organische lagen en was het mengsel met pekel (10 mL) en droog het door het toevoegen van watervrij MgSO4. Filtreer en vang het filtraat op in een ronde bodem kolf van 100 mL.
  9. Verwijder het oplosmiddel met behulp van een roterende verdamper. Los het ruwe mengsel op met ongeveer 1 mL DCM en laad het bovenop het silica bed. Elute het product met een mengsel van ethylacetaat en tolueen (EtOAc/tolueen, 1/4 tot 1/2) en verzamel de fracties.
  10. Verwijder het oplosmiddel met behulp van een roterende verdamper. Droog het residu onder verlaagde druk om volledig beschermde SSEA-4 afgeleide 4 (74 mg, 50% gebaseerd op acceptor 2) als wit schuim te geven.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Het auto-CHO zoekresultaat op basis van standaardparameterinstellingen geeft aan dat SSEA-4 kan worden gesynthetiseerd door een [2 + 1 + 3] One-pot-reactie. Afbeelding 3 toont de software-screenshot van de ssea-4 zoekresultaat. Wanneer een trisaccharide reductie van de eind acceptor is geselecteerd (Figuur 3, label 1), worden vier mogelijke oplossingen voor de query weergegeven. De eerste oplossing heeft één fragment (Figuur 3, Label 2) en het berekende rendement is ongeveer 94%. Het fragment kan worden gesynthetiseerd door twee Bbl's (Figuur 3, Label 3). De RRV van de eerste disacharide BBL is 1462 en de RRV van de tweede Monosacharide is 32,0. Label 4 van Figuur 3 toont de chemische structuur van de eerste voorgestelde BBL die in de One-pot-reactie wordt gebruikt. De One-pot experiment toont aan dat SSEA-4 kan worden gesynthetiseerd in 43% rendement door deze suggestie met succes (Figuur 4) en het is ook aangetoond in vorige werk5. De detail experimentele procedures en de karakterisering van genoemde verbindingen, met name SSEA-4, zijn te vinden in de geciteerde referentie5.

Figure 1
Afbeelding 1: auto-Cho screenshot. Gebruikers kunnen query ontwikkelen-structuur bewerken, experimentele en virtuele bouwsteen informatie bekijken en eenpotsynthetische oplossingen weergeven die door de software worden geleverd. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Afbeelding 2: gedeeltelijke screenshots van auto-Cho software. (A) Klik op de knop "glycan door Glycanbuilder bewerken" (btn1) in het tabblad "query structuur" (Tab1) en het systeem verschijnt het dialoogvenster glycanbuilder. (B) Selecteer "resultaat tekst" (tab7) en klik op "resultaat tekst opslaan" (btn4) om de tekstuele zoekresultaten op te slaan. (C) Selecteer "virtuele bouwsteenbibliotheek" (tab5) en controleer wenselijk virtuele bouwstenen om te zoeken door filteropties. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: synthetische blauwdruk met één pot, gegeven door het auto-Cho-programma. Label 1: vermindering van de eind acceptor. Label 2: fragment. Label 3: bouwsteen van het fragment. Label 4: chemische structuur van de geselecteerde bouwsteen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: de [2 + 1 + 3] One-pot synthetische strategie voor SSEA-4. Ssea-4 kan worden gesynthetiseerd door drie eenheden voorgesteld door auto-Cho: sialyl disacharide Building Block 1 (RRV = 1462), Monosacharide Building Block 2 (RRV = 32,0), en het verminderen van eind acceptor 3 (RRV = 0). Dit cijfer is gewijzigd van onze vorige publicatie5 met toestemming (onder een Creative Commons naamsvermelding 4,0 internationale licentie: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De auto-CHO software is ontwikkeld voor het assisteren van chemici om te gaan hiërarchische en programmeerbare One-pot synthese van oligosacchariden5. Auto-CHO werd gebouwd door Java programmeertaal. Het is een GUI software en cross-platform, die momenteel ondersteunt Windows, macOS, en Ubuntu. De software kan gratis worden gedownload voor de auto-CHO-website op < https://sites.Google.com/View/auto-Cho/Home >, en de broncode met MIT-licentie kan worden benaderd vanuit de GitHub op < https:///>. com/CW-Wayne/auto-Cho.

De BBL-bibliotheek van auto-CHO bevat 154 experimentele Bbl's en meer dan 50.000 virtuele Bbl's met nauwkeurig voorspelde RRVs. momenteel zijn de suikersoorten van virtuele Bbl's onder andere gal, GLC, man, GalNAc, GlcNAc, GlcN en GlcA. Alle zoekopdrachten in de bibliotheek worden verwerkt in de lokale computer en we verzamelen geen querystructuur van gebruikers. Omdat auto-CHO het succes van de hoge-rendements synthese niet kan garanderen tussen virtuele Bbl's die door het programma worden gegeven (vanwege de vele structurele beperkingen of onbekende factoren in de chemische reacties), biedt auto-CHO een online feedback vragenlijst voor virtuele Bbl's. Er wordt aangenomen dat feedback van gebruikers van de onderzoeksgemeenschap kan helpen om waardevolle virtuele Bbl's te houden en te elimineren ongeschikt degenen. Er is een e-mailadres voor technische assistentie in de gebruikershandleiding van de software. Gebruikers kunnen contact opnemen met dit adres als ze technische vragen of problemen ondervinden.

Hier worden twee zoekstrategieën aangeboden. Voor parameterinstellingen (paragraaf 1,4) wordt voorgesteld om aan het begin parameters met strengere criteria in te stellen. Als auto-CHO niet tevreden synthetische oplossingen retourneert, is het raadzaam om flexibelere parameters te gebruiken in de volgende zoekopdracht. Voor de selectie van BBL Library (sectie 1,5), wordt voorgesteld om te zoeken in de experimentele bibliotheek alleen op het eerste. Als de software geen geschikte oplossing retourneert, wordt het aangeraden om in de volgende iteraties te zoeken naar experimentele en virtuele bibliotheken.

Kortom, dit protocol demonstreert de werking van auto-CHO software en het gebruik van auto-CHO voor eenpotsynthese van de SSEA-4 molecule. Daarnaast wordt het programmeerbare One-pot protocol beschreven. Auto-CHO is de GUI en open-source software met bibliotheek bevat gevalideerde en virtuele Bbl's, en het ondersteunt hiërarchische One-pot synthese van oligosacchariden. Er wordt aangenomen dat deze software kan profiteren van de onderzoeksgemeenschap en meer essentiële oligosacchariden kunnen worden gesynthetiseerd door een-pot reacties via auto-CHO voor verder onderzoek.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Dit werk werd ondersteund door Academia Sinica, waaronder het Summit-programma, het ministerie van wetenschap en technologie [de meeste 104-0210-01-09-02, de meeste 105-0210-01-13-01, de meeste 106-0210-01-15-02] en NSF (1664283).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetonitrile Sigma-Aldrich 75-05-8
Anhydrous magnesium sulfate Sigma-Aldrich 7487-88-9
Cerium ammonium molybdate TCI C1794
Dichloromethane Sigma-Aldrich 75-09-2
Drierite Sigma-Aldrich 7778-18-9
Ethyl acetate Sigma-Aldrich 141-78-6
Methanol Sigma-Aldrich 67-56-1
Molecular sieves 4 Å Sigma-Aldrich
n-Hexane Sigma-Aldrich 110-54-3
N-Iodosuccinimide Sigma-Aldrich 516-12-1
Sodium bicarbonate Sigma-Aldrich 144-55-8
Sodium thiosulfate Sigma-Aldrich 10102-17-7
Toluene Sigma-Aldrich 108-88-3
Trifluoromethanesulfonic acid Sigma-Aldrich 1493-13-6

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Apweiler, R., Hermjakob, H., Sharon, N. On the frequency of protein glycosylation, as deduced from analysis of the SWISS-PROT database. Biochimica Et Biophysica Acta. 1473 (1), 4-8 (1999).
  2. Sears, P., Wong, C. -H. Toward Automated Synthesis of Oligosaccharides and Glycoproteins. Science. 291 (5512), 2344-2350 (2001).
  3. Kulkarni, S. S., et al. “One-Pot” Protection, Glycosylation, and Protection-Glycosylation Strategies of Carbohydrates. Chemical Reviews. 118 (17), 8025-8104 (2018).
  4. Zhang, Z., et al. Programmable One-Pot Oligosaccharide Synthesis. Journal of the American Chemical Society. 121 (4), 734-753 (1999).
  5. Cheng, C. -W., et al. Hierarchical and programmable one-pot synthesis of oligosaccharides. Nature Communications. 9 (1), 5202 (2018).
  6. ChemDraw. , PerkinElmer Informatics. (2019).
  7. Cheeseman, J. R., Frisch, Æ Predicting magnetic properties with chemdraw and gaussian. , (2000).
  8. Yap, C. W. PaDEL-descriptor: An open source software to calculate molecular descriptors and fingerprints. Journal of Computational Chemistry. 32 (7), 1466-1474 (2011).
  9. Ceroni, A., Dell, A., Haslam, S. M. The GlycanBuilder: a fast, intuitive and flexible software tool for building and displaying glycan structures. Source Code for Biology and Medicine. 2, 3 (2007).
  10. Damerell, D., et al. The GlycanBuilder and GlycoWorkbench glycoinformatics tools: updates and new developments. Biological Chemistry. 393 (11), 1357-1362 (2012).

Tags

Scheikunde uitgave 151
Hiërarchische en programmeerbare One-pot oligosaccharide synthese
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Cheng, C. W., Zhou, Y., Pan, W. H.,… More

Cheng, C. W., Zhou, Y., Pan, W. H., Dey, S., Wu, C. Y., Hsu, W. L., Wong, C. H. Hierarchical and Programmable One-Pot Oligosaccharide Synthesis. J. Vis. Exp. (151), e59987, doi:10.3791/59987 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter