聚糖的合成及其在糖疫苗研究中的应用

糖类在各种生命活动过程中发挥着重要的作用,但聚糖的获得性问题和其相对较弱的免疫原性一直限制了糖化学生物学尤其是糖疫苗研究的发展.近年来,聚糖和糖复合物化学合成技术的进步很大程度上促进了糖疫苗(包括抗菌疫苗、抗肿瘤疫苗、抗HIV疫苗等)研究的兴盛.其中,寡糖一釜合成策略和固相合成策略大大提高了聚糖合成的效率;聚糖与载体蛋白偶联的复合物也成功提高了糖抗原的免疫原性.本文将结合本课题组的相关研究工作,简述糖类化合物化学合成的方法和策略方面的研究进展及其在糖疫苗研究中的应用,希望对更好地理解糖化学生物学特别是糖疫苗有所帮助.     

曼氏和日本血吸虫副肌球蛋白的抗原肽研究

副肌球蛋白是世界卫生组织选取的用来发展血吸虫疫苗的重要侯选蛋白之一。 在计算机辅助下，应用PC－Gene程序，根据曼氏和日本血吸虫副肌球蛋白的氨基酸 序列，通过对其亲水性、柔韧性、可接近性和二级结构分析预测出8个抗原肽，并 用固相法进行了合成。经Dot-ELISA法测定，其中的2个对抗日本血吸虫免疫球蛋白 多克隆抗体（抗－Sj-IgG-PcAb)显示出抗原性，可作为抗血吸虫病合成多肽疫苗的 候选肽段。     

革兰氏阴性细菌O抗原寡糖的研究

寡糖、多糖和糖缀合物的生物活性，结构特征以及人工合成已成为近年来的研究热点之一。对革兰氏阴性细菌Ｏ－多糖（抗原决定簇Ａｎｉｇｅｎｉｃ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔ）和Ｏ－寡糖的研究在诊断学及预防学上都有重要意义，近年来的结构测定和合成研究有了很大发展。本文主要介绍沙门氏菌，志贺氏菌，大肠杆菌和沙雷氏菌Ｏ－抗原寡糖的研究状况。     

表达K_(99)和F_(41)双价保护性抗原工程菌株的构建及免疫效果研究

本文应用基因重组技术,将引起犊牛、羔羊大肠菌腹泻的主要致病因子的保护性抗原基因K_(99)和F_(41)从野生株先分别克隆,然后组构成同时表达两种抗原的工程菌疫苗候选株。研究了该工程菌表达的两种抗原的性质,影响表达的条件。同时经过免疫怀孕母羊然后进行人工攻毒及田间大面积免疫羊群,证明该工程疫苗候选株能有效诱发机体的免疫应答,对羔羊有显著地保护作用。     

特异性吗啡抗原和单克隆抗体的制备

吗啡分子的不同部位与蛋白偶联诱导出的抗体的专一性差异很大。为减少交叉反应,提高抗体分子对游离吗啡的特异性识别,选择吗啡分子N位进行修饰,合成了半抗原降吗啡,并设计和合成不同的连接臂,将半抗原用不同的连接臂与不同的载体蛋白共价结合分别制备了免疫抗原和筛选抗原,经细胞融合和筛选,成功地获得了5株可分汔抗吗啡单克隆抗体的细胞株：28H10,29D5,36G3,42D5,43C4。     

寡糖组合合成

寡糖是许多生物过程的重要协调物质,其结构与功能的关系正成为人们感兴趣的研究课题。然而传统的寡糖合成很复杂且费时费力,随着组合化学方法在寡糖合成领域的应用,方便快捷地制备各种各样的寡糖成为一种可能。本文从液相和固相反应两个方面综述了组合化学在寡糖合成领域的研究进展。     

几丁寡糖结构类似物的化学合成

合成了两个结构新颖的几丁寡糖结构类似物: β-1,3连接的乙酰氨基葡聚二糖和β-1,3连接的乙酰氨基葡聚三糖, 并通过核磁共振和质谱分析确证了其化学结构. 与天然的几丁寡糖不同, 本文所合成的葡聚二糖和葡聚三糖均采取了1→3糖苷键的连接方式, 为研究几丁寡糖诱导植物抗病活性与寡糖区域异构体之间的关系提供有用材料.     

抗原肽与MHC分子相互作用QM/MM分子动力学模拟研究

在MHC I类(major histocompatibility complex class I)分子抗原加工提呈过程中抗原蛋白在抗原提呈细胞(antigen-presenting cells, APC)的胞浆中被蛋白酶体(proteasome)裂解成短肽peptide, 由转运相关蛋白(transporter associated with antigen processing, TAP)将蛋白酶体裂解产生的短肽片段从胞浆转运至内质网腔. 短肽peptide在内质网中与新生成的MHC I类分子结合, 形成peptide-MHC复合体被提呈到APC细胞表面, 与T细胞表面抗原受体(T cell receptor, TCR)特异性识别结合, 使得CTL细胞开始活化、增殖、分化, 进而对肿瘤细胞进行特异性杀伤. 目前对CTL细胞如何识别抗原肽-MHC复合物分子及抗原短肽peptide如何与主要组织相容性复合体MHC分子的相互作用识别结合的机理还不是很清楚. 传统的预测CTL细胞表位的方法没有考虑受体与配体结合过程中电子结构的变化, 电子结构的变化需要用量子力学方法来处理. 本文采用QM/MM多尺度生物大分子的分子动力学模拟方法, 以天然抗原肽TAX (LLFGYPVYVYU)与HLA-A*0201分子结合的晶体结构为模板, 替换抗原肽“锚点”氨基酸, 将口袋氨基酸残基的原子极化电荷在空间形成的静电势用电多极矩分量表示. 用箱线图分析每个口袋氨基酸分子静电势变化和功能, 确定Pocket B的Glu63和Lys66的功能是精细识别氨基酸和一级结合氨基酸, Pocket F的Asp77, Tyr84的功能是精细识别氨基酸, 而Asp77, Lys146是一级结合氨基酸, 表明QM/MM方法在提取抗原肽与MHC I类分子识别结合特异性信息是可行的, 这对了解免疫识别机理和指导肿瘤疫苗的开发都具有指导意义.     

若干具有复杂结构的寡糖及其缀合物的合成

通过化学合成手段得到一定量的具有特殊活性的寡糖或其缀合物,及其改变结构的类似物不但有助于阐明糖基在生命过程中的作用,同时亦对有机合成化学提出了挑战,对生命科学和有机化学的发展都有很大的意义。我们实验室运用己有的和发展了的合成方法学对若干具有重要活性的复杂寡糖和中药活性成分的皂甙进行了合成,在这里报导了三个目标分子的工作结果。     

曼氏血吸虫谷胱甘肽S-转移酶Sm26/2的抗原肽研究

在计算机辅助下,应用Goldkey和PC-Gene程序,根据新报道的曼氏血吸虫谷胱甘肽S-转移酶Sm26/2的氨基酸序列,进行亲水性、柔韧性、可接近性、电荷分布和二级结构分析,预测出6个抗原肽,并用固相法进行了合成.经Dot-ELISA法测定,其中的2个对抗日本血吸虫免疫球蛋白多克隆抗体(抗-Sj-IgG-PcAb)显示出较好的抗原性,1个对抗血吸虫表膜单克隆抗体(A6McAb)显示出较好的抗原性,可作为抗血吸虫病合成多肽疫苗的候选肽段.     

新型氨基甲酸乙酯人工抗原的分析表征方法研究

采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺方法合成氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,EC)新型人工抗原.将衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)应用于人工合成抗原的表征分析,并结合荧光光谱分析EC人工抗原的偶联效果以及载体蛋白质分子的二级结构变化;通过质谱结合紫外光谱、电泳方法进行人工抗原的系统表征,计算新型人工抗原中半抗原分子与载体蛋白质分子的偶联比.结果表明:合成路线合理,成功获得了氨基甲酸乙酯新型人工抗原.人工抗原分子的α-螺旋、β-折叠和β-转角结构与载体蛋白质分子相比含量发生变化,人工抗原的荧光相图满足线性型态变迁关系,符合“二态模型”.氨基甲酸乙酯人工抗原分析表征的红外衰减全反射方法、基质辅助激光解析飞行时间质谱法获得的检测结果与其它光谱方法、电泳方法表征结果一致,获得人工抗原的偶联比为15∶1～19∶1,EC新型人工抗原免疫小鼠抗血清的效价为1∶25600.     

固相同步多重肽合成

本文综述了近十年来在固相肽合成基础上发展的各种同步多重合成新技术。它们的应用可进一步提高肽合成的效率、降低成本,并将促进许多肽的结构-活性关系研究。因此,将对激素-受体间作用的机理研究、对分子免疫学的发展及研究新的肽类诊断试剂或疫苗均可创造较好的条件。     

壳寡糖氨基硫脲席夫碱铜的制备及其抗真菌活性

以壳寡糖为原料,采用一锅法合成壳寡糖氨基硫脲,然后再与吡啶甲醛经缩合反应合成壳寡糖氨基硫脲席夫碱,最后与铜离子发生配位反应合成目标化合物壳寡糖氨基硫脲席夫碱铜。 采用红外光谱仪(FTIR)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)、核磁共振波谱仪(NMR)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和热重-差热分析(TG-DTA)对壳寡糖衍生物进行结构表征。 同时采用体外菌丝生长速率法测定壳寡糖及其衍生物对辣椒疫霉菌、烟草黑胫菌、禾谷镰刀菌的体外抗真菌活性。 结果表明,壳寡糖氨基硫脲席夫碱铜质量浓度为1.0 g/L时,对辣椒疫霉、烟草黑胫、禾谷镰刀菌的抑菌率分别为74.19%、56.60%和66.60%,均优于壳寡糖。     

E.coli O86 O-Antigen全保护五糖重复单元的化学简易合成

以5个单糖组分为原料, 经过7步, 以21%的总产率得到E.coli O86抗原全保护的五糖重复单元.在合成路线中, 充分利用糖基化反应的立体选择性原则, 结合HClO4-SiO2固体催化剂和“IP”策略, 大大提高了合成的效率. 整个合成路线设计操作简单, 选择性高, 消耗低, 产率高, 可以用于快速高效地合成其它一些具有生物活性的寡糖分子.     

分子烙印技术简介

分子烙印技术的基本思想是源于人们对抗体—抗原或酶的专一性的认识 ,即一种抗体只能针对一种抗原 ,一种酶只能选择性的催化一种或固定的几种底物 ,而分子烙印技术则通过人工的方法合成与目标分子耦合的大分子化合物 :以目标分子为模板 ,将具有结构互补的功能化聚合物单体分子通过共价键或非共价键的方式与模板分子结合 ,加入单体进行聚合反应 ,反应完成后将模板分子提取出来后形成具有空穴的能识别模板分子的高分子。用这种基于仿生方法合成的大分子聚合物即为分子烙印聚合物 ,它与模板分子的位置 ,形状 ,官能团互补[4 ] ,对模板分子具有高…     

核苷二磷酸糖的合成研究进展

核苷二磷酸糖在结构上是由1分子的糖或糖的衍生物和1分子的核苷二磷酸所组成,它是糖基转移酶的供体底物之一。糖基转移酶正被越来越多的应用于制备寡糖、糖缀合物和含糖基天然产物,因此研究核苷二磷酸糖的有效合成方法是很有必要的。本文总结了合成核苷二磷酸糖的各种化学法和酶法。     

固相合成寡糖的进展

固相法是一种非常有前途的合成寡糖的方法。本文综述了固相法合成寡糖的进展。论述了固相合成寡糖的原理、所用的聚合物载体、合成过程的检测、偶联和拆解的方法等。     

寡糖合成中的“预活化”策略

寡糖及其缀合物因其重要的生物学功能而日益受到人们的关注,由于糖链结构的复杂性与多样性,寡糖的化学合成具有很大的挑战性。为了减少合成及分离步骤,提高寡糖合成的效率,糖基化策略十分重要。"一釜合成法"由于进行多个连续的糖基化反应但不需分离中间体而具有很大优势,但传统"一釜法"在设计单糖模块时需要进行精细复杂的保护基操作和离去基调整而影响其合成效率。"预活化"寡糖合成策略不依赖于糖基供体与糖基受体的活性差异,无需复杂的保护基操作,所有偶联反应在同一条件下一釜完成,实现了寡糖的高效、快速合成。本文在简要介绍传统"一釜合成法"的基础上,对"预活化"策略的研究进展进行综述,重点介绍"预活化"策略的基本原理,发展过程及其在生物活性寡糖合成上的应用。     

糖类研究(XXV)──粘质沙雷氏菌O4抗原寡糖片段合成

利用三氯乙酰氧基、三氯乙酰氧基和三氯乙酰亚胺基作为糖端基离去基团, 在Lewis酸催化下合成了粘质沙雷氏菌O4抗原寡糖片段.反应条件温和, 收率良好.三氟乙酸酯和三氯乙酸酯法具有很好的立体选择性, 运用波谱方法确定了所有化合物的结构.     

"糖球"的合成及其应用

"糖球"以其独特的结构和性能在生物医学领域受到了日益广泛的关注.作为一种新型非生物载体,它具有安全、高效、无毒的特性,在药物输送、受体抑制、抗原诊断试剂及疫苗、医疗诊断等方面具有广阔的应用前景.本文对近年来"糖球"的合成与应用探索进行综述.