Kimyagerler Şimdiye Kadarki En Büyük Ve En Karmaşık Polisakkariti Sentezliyor

Karbonhidrat sentezinde bir rekor kırıldı: Araştırmacılar daha önce yapılmış bir glikandan daha karmaşık ve yaklaşık iki katı büyüklüğünde bir glikan sentezlediler.

Arabinogalaktan adlı polisakkarit 92 şeker içerir ve “Mycobacterium tuberculosis” ve diğer “Mycobacteria” içinde önemli bir hücre duvarı bileşenidir.  Tübeküloz ilacı ethambutol bu polisakkaritlerin sentezini bloke ederek çalışır.

Sentezde yer almayan “Max Planck Institute of Colloids & Interfaces” den Peter H. Seeberger “Birisinin bunun yapılabileceğini göstermesi önemlidir, geleneksel yöntemlerle mümkün olanı gösterir. Kimyagerler, artık böyle büyük bir karbonhidratla neler yapabileceğini düşünebilirler.”şeklinde açıklama yaptı.

Pekin Üniversitesi’nden Xin-Shan Ye, çalışmaların yeni tüberküloz aşılarına ve bakterinin hücre duvarı biyosentez mekanizmasını daha iyi anlamaya yol açtığına inandığını belirtti. (Nat. Commun. 2017, DOI: 10.1038/ncomms14851)

Doğal glikanlar canlı organizmalarda çok çeşitli yapısal formları kabul ederler. Doğal glikanlar yalnızca küçük miktarlarda bulunurlar ve izole etmek zordur bu da onları karakterize etmeyi, ilaç hedefi olarak değerlendirmeyi ve karbonhidrat aşılarında ve diğer uygulamalarda kullanmayı zorlaştırmaktadırlar.

Bu kısıtlamaları aşmak için, araştırmacılar laboratuvarda glikanları sentezliyorlar ki bunlar da çoğunlukla birkaç on şekere kadar uzunlukta şekerlerdir. Daha büyük glikanları sentezlemek zor bir iştir: Yapısal açıdan karmaşıktır, spesifik bölge ve stereokimyaya sahiptirler, sentezleri çoklu koruma grubu manipülasyonlarını içerir ve reaksiyon ara ürünlerinin saflaştırılması zordur.

Kimyagerler yıllar geçtikçe bu karmaşık kimya ile uğraştılar. 1993 yılında, Tomoya Ogawa ve Yukishige Ito içeren bir RIKEN grubu, uzun yıllardır rekoru elinde tutan 25 şekerlik bir glikan üretti. Alberta Üniversitesi’nden Todd L. Lowary ve arkadaşları, yıllar sonra mikobakteriyel arabinogalaktandan 22 birimlik bir parça yaptılar. O zamandan beri, karbonhidrat kimyagerleri 30 ve 40 birim aralığında glikanlar sentezledi, Seeberger ve çalışma arkadaşları, daha küçük parçaları bir araya getirmeksizin, tek seferde oluşturulan en büyük tek glikan olan doğrusal bir 50 şeker oligosakkaritinin otomatik karbonhidrat sentezini bildiren bir bildiri sundular.

Fakat mikobakteriyel arabinogalaktan, Seeberger’in glikanı ile sadece iki kat fazla şeker birimi değil aynı zamanda dallanmış ve daha karmaşıktır. Araştırmacılar, preaktivasyona dayalı tek kaplı glikosilasyon, daha önce geliştirdikleri etkili sentetik bir yöntem kullanarak bunları hazırladılar. Yöntemi beş, altı ve yedi birimlik glikanları hızla sentezlemek için tek bir kapta optimize ettiler. Bu kısa glikanlardan oluşan grupları bir 30 şeker galaktana ve iki özdeş 31 şeker arabinansa birleştirmek için birleştirme reaksiyonları kullandılar. Ekip daha sonra üç parçayı 92-şeker arabinogalaktana ekledi. Bir lisansüstü öğrencisi ve birkaç lisans öğrencisi iki buçuk yıl içinde sentezini tamamladı.

Lowary, grubunun son zamanlarda 100 şekere yakın glikan yapmaya çalıştığını belirtti ve ekledi “Buna şimdilik yakın değiliz, ancak şimdi Ye ve çalışma arkadaşları bunu yapabiliyor”, “Arabinogalaktanın boyut ve karmaşıklığı göz önünde bulundurulduğunda, bunları bir araya getirmenin etkin yolu muazzamdır. Bu sınırları ne kadar zorlayabileceğinizi gösterir ve gelecekte büyük glikan sentezinde çalışmak için bir katalizör olacak.”

Kaynak: acs.org