糖基磷脂酰肌醇及其锚定蛋白的合成研究进展.pdf

中国科学: 化学 2013 年 第43 卷 第8 期: 964 ~ 983 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 评 述 多肽化学专刊 糖基磷脂酰肌醇及其锚定蛋白的合成研究进展 ① ①② 高健 , 郭忠武 ① Department of Chemistry, Wayne State University, Detroit, MI 48202, USA ② 山东大学国家糖工程技术研究中心, 济南 250100 *通讯作者, E-mail: zwguo@ 收稿日期: 2013-03-02; 接受日期: 2013-03-30; 网络版发表日期: 2013-05-28 doi: 10.1360/032013-116 摘要 在真核生物中, 蛋白质的 C-末端以共价键形式与糖基磷脂酰肌醇(GPI)相连 关键词 是一种常见的翻译后修饰, GPI 修饰的蛋白质可以通过GPI 锚定在细胞膜的外叶. GPI 糖脂 肌-肌醇 锚及其锚定蛋白的结构复杂、多样, 在众多生物学过程中扮演着不可或缺的重要作用. 糖基磷脂酰肌醇(GPI) 化学合成结合酶催化反应是获得结构明确、纯度高的GPI 锚及GPI 锚定蛋白的重要方 GPI 锚定蛋白 法, 为在分子水平上深入探索此类化合物的结构和生物学功能奠定了基础. 本文对此 全合成 合成领域中所涉及的光学纯且差异性保护的肌-肌醇衍生物的制备、天然来源GPI 的合 成策略、以结构多样性为导向的GPI 衍生物的合成, 以及GPI 锚定蛋白的合成策略进 行综述. 1 引言 胞膜表面蛋白或糖蛋白的 C-末端以共价方式连接, 而肌-肌醇(myo-inositol)上的甘油磷脂的脂肪链可以 糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol, GPI) 嵌入到脂质双分子层中, 从而将GPI 锚定蛋白与质膜 作为结构复杂的糖脂类化合物在真核生物中有广泛 相连. GPI 分子中的四聚糖核心结构可以被一个或多 的表达. 如图 1 所示, 许多低等和高等真核生物的膜 个单糖、寡糖侧链以及磷酸乙醇胺等基团修饰, 修饰 表面蛋白和糖蛋白与 GPI 以共价键结合, 从而通过 位点包括甘露糖-III 的2-位、甘露糖-II 的3-和6-位、 GPI 锚定在细胞质膜上[1~4]. 至今已有 250 余种真核 甘露糖-I 的 2-, 3-和 4-位, 以及氨基葡萄糖的 6-位 生物膜蛋白被阐明通过此种方式与质膜相连, 而基 等[3, 4] ( 图1); 肌-肌醇的2-位有时会被酰基修饰[11, 12]; 因组学研究发现, GPI 锚定的蛋白占所有真核生物蛋 此外, 甘油磷脂的脂肪链可以通过酯键或醚键链接, 白总量的0.5%~1%[5, 6]. 其长度和不饱和度也会有很大变化[13]. 因此, GPI 分 自Ferguson 课题组[7, 8]于 1988 年从布氏锥虫 子呈现复杂的结构多样性. 值得注意的是, 不同生物 (Trypanosoma brucei)变异表面糖蛋白中分离得到并 来源以及同种生物不同组织来源的 GPI 分子结构会 鉴定首个GPI 分子以来, 到目前为止,