朝向糖模拟免疫调节剂：对Phocaeicola vulgatus核心寡糖的合成分析及其被DC-SIGN识别的机制

《ACS Omega》：Toward Glycomimetic Immunomodulators: A Synthetic Dissection of Phocaeicola vulgatus Core Oligosaccharides and Their Recognition by DC-SIGN

Phocaeicola vulgatus LPS核心寡糖合成及DC-SIGN识别机制研究。通过模块化化学合成获得10种寡糖片段，结合NMR和分子动力学模拟，揭示岩藻糖（Fuc）通过钙离子配位和氢键与DC-SIGN CRD特异性结合，而Galf等糖基起构象辅助作用。该研究为设计靶向免疫调节的糖纳米探针奠定基础。

　　在人体肠道中，微生物群落构成了一个复杂的生态系统，对维持健康具有至关重要的作用。这些微生物不仅影响宿主的代谢过程，还在免疫调节方面发挥着重要作用。在众多的肠道菌群中，*Phocaeicola vulgatus*（原名为*Bacteroides vulgatus*）作为一种常见的革兰氏阴性厌氧菌，已被证实能够调控肠道炎症，从而帮助宿主抵御某些炎症性疾病。研究显示，该细菌的脂多糖（LPS）具有抗炎特性，可能在维持肠道稳态和防止炎症性疾病的进展中扮演关键角色。LPS作为细菌细胞壁的重要组成部分，通常被宿主免疫系统识别，进而引发免疫反应。

在免疫系统中，区分有益的共生菌与有害的病原体是至关重要的。这一过程依赖于模式识别受体（PRRs）对微生物相关分子模式（MAMPs）的识别。C型凝集素（CTLs）是其中一类重要的PRRs，能够特异性地结合微生物表面的糖类表位，而不具备酶活性。DC-SIGN（树突状细胞特异性细胞间粘附分子3-抓取非整合素）是CTLs中的一种，主要在树突状细胞和巨噬细胞中表达，它在调节免疫反应中发挥着核心作用。DC-SIGN已被发现可以特异性地与*Phocaeicola vulgatus*的LPS糖类结构结合，这一结合过程可能在维持免疫平衡中起到关键作用。

近年来，一些研究已经报道了*Phocaeicola vulgatus* LPS三十四糖的模块化化学合成方法。然而，关于其核心六糖及其相关片段的系统性研究仍然较少。本研究首次合成了一系列来自*Phocaeicola vulgatus* LPS核心的糖类片段，包括二糖、三糖、四糖、五糖和六糖，目的是探究这些片段在DC-SIGN结合中的作用。通过使用这些特定的糖类表位，我们希望进一步明确不同糖类结构在识别过程中的作用，并提供一个详细的分子视角，以理解每个片段如何与DC-SIGN的凝集素结构域相互作用。

在合成过程中，首先制备了3-羟基葡萄糖受体，并通过一系列化学反应逐步构建了糖类结构。例如，使用酸性条件对已知的4,6-O-苯甲基化缩醛进行水解，得到相应的2,4,6-三羟基葡萄糖中间体。随后，通过苯基化反应，进一步获得了三-O-苯甲基化的化合物。为了提高反应效率，选择了一种更具反应性的3-ONAP保护的葡萄糖咪唑供体，利用CH3CN作为溶剂，在低温条件下进行糖基化反应，得到了所需的糖类结构。此外，通过氧化去除NAP保护基团，进一步获得了去保护的糖类结构。这些步骤为后续的糖类结构合成奠定了基础。

在合成过程中，还采用了多种策略来优化糖基化反应的立体选择性和区域选择性。例如，在合成二糖时，通过控制反应条件，如使用特定的溶剂和温度，获得了所需的α-连接二糖。同时，通过一系列的脱保护和重保护步骤，确保了糖类结构的稳定性。这些方法不仅提高了合成效率，还使得最终产物具有较高的纯度和特定的结构特征。

通过这些合成的糖类片段，我们进一步研究了它们与DC-SIGN的相互作用。利用基于配体的核磁共振（NMR）技术，特别是饱和转移差（STD）NMR实验，我们观察到DC-SIGN对糖类片段的识别存在明显的层次结构。其中，Fuc-2βGal二糖被认为是能够引发显著STD增强的最小单位。这些实验结果不仅确认了Fuc在DC-SIGN结合中的关键作用，还揭示了糖类结构在免疫识别中的重要性。

此外，我们还进行了计算对接和分子动力学（MD）模拟，以进一步分析糖类表位与DC-SIGN的相互作用。这些模拟结果表明，Fuc与钙离子的结合是DC-SIGN识别的关键因素。同时，通过氢键作用，糖类结构的某些部分与DC-SIGN的特定氨基酸残基相互作用，这些相互作用在整个模拟过程中保持稳定。这些结果与实验数据一致，进一步支持了Fuc在糖类识别中的核心地位。

通过本研究的合成和分析方法，我们不仅获得了结构明确的糖类片段，还为研究这些片段在免疫调节中的作用提供了重要的工具。这些糖类结构可以作为精准的工具，用于调控DC-SIGN的活性，并可能用于开发针对炎症和自身免疫疾病的新型免疫调节剂。未来的研究可以进一步将这些糖类片段应用于细胞或体内模型，以验证其免疫潜力和治疗价值。本研究展示了合成化学、结构生物学和免疫学相结合的跨学科方法在微生物相关药物开发中的应用前景。