四川大学/北大深研院，今日Nature！

【研究背景】

糖类分子在生物学中具有多种功能。它们参与细胞通信、免疫系统调节及疾病发生过程，因此对其功能的深入研究成为生物化学领域的重要课题。然而，由于糖类分子结构复杂，具有多个手性中心和羟基团，其合成过程面临着挑战。传统上，化学家们通常通过保护基操作来控制合成中的位点选择性、立体选择性和化学选择性，这增加了合成工作的复杂性和成本。

为了攻克这一难题，四川大学钮大文课题组和北京大学深圳研究生院院长、化学生物学与生物技术学院、深圳湾实验室吴云东教授团队合作并携手在“Nature”期刊上发表了题为“Catalytic Glycosylation for Minimally Protected Donors and Acceptors”的最新论文。他们提出了一种新的糖基化平台。该平台允许在催化剂的控制下，选择性地耦合未保护或最小保护的糖基供体和受体，从而高效地生成1,2-顺式O-糖苷。

具体地，通过基于自由基的激活，将烯丙基糖基磺酮转化为反应性糖基溴化物，然后利用设计的氨基硼酸催化剂，通过非共价氢键和可逆共价B-O键相互作用，实现精确的糖基转移。这种方法不仅适用于多种类型的糖，还能够合成含有多个自由羟基的复杂寡糖结构，包括天然存在的糖链和五糖。

实验和计算研究进一步揭示了选择性结果的机制，这些结果为开发更高效、更可控的糖类分子合成方法奠定了基础。这一研究不仅推动了糖类化学合成领域的进展，还为探索糖类分子在生物学功能中的作用提供了新的工具和视角。

【研究亮点】

（1）首次报道了基于自由基的激活方法，将稳定的烯丙基糖基磺酮转化为反应性糖基溴化物，这为进一步的糖基化反应奠定了基础。

（2）通过设计的氨基硼酸催化剂，实现了反应中间体与受体之间通过非共价氢键和可逆共价B-O键相互作用的精确结合，从而有效促进了糖基的选择性转移。

（3）成功地展示了不同氨基硼酸催化剂对于糖基化位点的控制能力，通过调节与底物的相互作用模式，实现了糖基化位置的可控切换。

（4）该方法适用于多种类型的糖，能够高效合成包括天然糖链和具有多个自由羟基的复杂糖分子，为研究和应用提供了广阔的应用前景。

（5）通过实验和计算研究，揭示了选择性结果的起源，这些结果归因于复杂的非共价和可逆共价相互作用网络，为深入理解糖基化机制提供了重要的理论支持。

【图文解读】

图1 | 寡糖合成：背景、方法和我们的反应设计。

图2 | 反应验证和条件优化。

图3 | 供体和受体的范围。

图4 | 其位点分异糖基化和选择性转换机理解释。

【结论展望】

本文开发了一种革新性的糖基化平台，通过基于自由基的供体激活系统生成电子亲电性的糖基溴化物，并利用设计的氨基硼酸催化剂精确控制糖基转移至受体，实现了位点选择性、立体选择性和化学选择性的同时控制。这一方法突破了传统对保护基的依赖，显著简化了复杂寡糖的合成过程。

本文创新的第一点在于基于自由基的供体激活，这一策略使得即使在温和条件下也能有效地产生反应活性的糖基溴化物。这不仅扩展了可操作的反应条件范围，还为后续的催化控制提供了坚实基础。

其次，设计的氨基硼酸催化剂通过复杂的非共价相互作用网络，将反应中间体与受体有序地组合在一起。这种催化剂不仅能够准确诱导糖基转移反应，还能在保持高选择性的同时实现反应位点的可切换性，从而克服了传统方法中常见的位置固定性问题。

最后，本文展示了这一策略在合成复杂寡糖和天然糖链中的广泛适用性和潜力。通过实验和计算研究的深入分析，揭示了催化剂控制下的选择性机制，为进一步优化和开发新的糖基化反应提供了重要的指导。

文献信息：Dang, QD., Deng, YH., Sun, TY. et al. Catalytic Glycosylation for Minimally Protected Donors and Acceptors. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07695-4

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【研究背景】

【研究亮点】

【图文解读】

【结论展望】

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