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研究人员针对核苷酸糖成本高问题，开展其原位再生循环研究，为糖缀合物合成提供经济策略。
在糖类研究的奇妙世界里，有一种关键物质 —— 核苷酸糖，它在糖缀合物（由糖类与蛋白质、脂质等结合而成的生物大分子，在生物体内发挥着多种重要功能 ）的合成中起着不可或缺的作用。Leloir 糖基转移酶（Leloir glycosyltransferases，利用核苷酸糖作为供体底物进行糖基转移反应的一类酶 ）在合成糖缀合物时，离不开核苷酸糖的参与。然而，目前核苷酸糖价格昂贵，这使得制备性酶促合成在经济上缺乏吸引力，严重限制了相关研究和应用的发展。
为了解决这一难题，德国 RWTH Aachen 大学的研究人员展开了深入研究。他们聚焦于核苷酸糖的原位再生循环，致力于开发一种经济高效的合成策略。相关研究成果发表在《Applied Microbiology and Biotechnology》杂志上。
研究人员在研究中采用了多种关键技术方法。他们利用酶级联反应，将来自核苷酸糖生物合成途径和 salvage 途径（一种利用已有的小分子物质合成核苷酸糖的途径 ）的酶进行组合，构建核苷酸糖再生循环。同时，通过蛋白质融合和酶固定化技术，优化反应过程，提高酶的稳定性和重复利用率。
在研究结果方面，研究人员探索了十种核苷酸糖的再生循环。
- UDP-Glc/UDP-Gal 的再生：首次实现 UDP-Gal 再生循环，通过多酶体系合成 N - 乙酰乳糖胺（LacNAc），并利用固定化酶实现多克级规模合成。后续研究对该循环进行优化，用多聚磷酸激酶（PPK）/ 多聚磷酸（polyP）替代丙酮酸激酶（PK）/ 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）系统，降低成本。此外，还利用 salvage 途径酶进行 UDP-Gal 合成，并应用于肿瘤相关抗原的合成123。
- UDP-GlcA 的再生：利用多酶系统和肝脏匀浆实现尿苷 5’ - 二磷酸葡萄糖醛酸（UDP-GlcA）的原位再生，用于 β -D - 葡萄糖醛酸苷的酶促合成。之后又建立了包含 salvage 途径酶的 UDP-GlcA 再生体系，并用于透明质酸的合成45。
- UDP-GlcNAc/UDP-GalNAc 的再生：从葡萄糖胺 - 6 - 磷酸或 N - 乙酰葡糖胺 - 1 - 磷酸出发，构建 UDP - N - 乙酰葡糖胺（UDPGlcNAc）和 UDP - N - 乙酰半乳糖胺（UDP-GalNAc）的再生循环，用于糖鞘脂聚糖和透明质酸的合成67。
- GDP - Man/GDP - Fuc 的再生：通过重组 α1,2 - 甘露糖基转移酶（ManT）合成甘露糖基寡糖和肽，实现 GDP - Man 的原位再生。对于 GDP - Fuc 的再生，利用从头合成途径酶和 salvage 途径酶，分别从不同底物出发进行合成89。
- CMP - Neu5Ac 的再生：开发了 CMP - Neu5Ac 的再生循环，用于唾液酸化糖缀合物的合成，其可直接从 N - 乙酰神经氨酸（Neu5Ac）或 N - 乙酰甘露糖胺（ManNAc）再生10。
此外，研究人员还对核苷酸糖再生循环在顺序反应和一锅反应中的应用进行了研究。在多克级规模合成癌症相关抗原 Globo H 和 SSEA4 的过程中，结合糖基转移酶反应与多种核苷酸糖的有效再生，分析了再生循环的效率。同时，还展示了一锅反应中再生循环在多种糖缀合物合成中的应用。
在可逆糖基转移酶反应用于 NDP - 糖再生方面，研究人员发现蔗糖合酶（SuSy）可催化可逆反应，从蔗糖合成 NDP - 糖，建立了基于 SuSy 的 NDP - 糖再生循环，并应用于多种糖缀合物和糖基化天然产物的合成。
在研究结论和讨论部分，研究人员总结了原位核苷酸糖再生循环的发展历程。这一研究成果具有重要意义，为糖缀合物的合成提供了经济有效的策略，推动了糖生物学技术的发展。通过酶固定化和反应器工程等手段，该技术在制备高价值产品方面展现出巨大潜力。未来，随着研究的深入，有望进一步优化反应条件，提高再生循环效率，拓展其在更多领域的应用，为生命科学和健康医学等相关领域带来新的突破和发展机遇。
