大肠杆菌O50 O-多糖重复单元四糖的化学合成及β-鼠李糖苷键构建新策略

本研究针对致病性大肠杆菌O50的O-抗原多糖疫苗开发需求，通过理性保护基策略和[2+2]模块化合成，攻克了1,2-顺式β-L-Rhap 糖苷键构建难题。采用氢键辅助糖苷化(HAD)技术成功合成四糖重复单元2-氨基乙基糖苷，为糖缀合物疫苗研发提供了关键抗原片段。

　　

在人类与致病菌的漫长斗争中，大肠杆菌O50作为产志贺毒素STEC的重要成员，其表面O-抗原多糖犹如细菌的"分子身份证"，不仅是血清分型依据，更是疫苗设计的黄金靶点。然而，这类多糖结构中错综复杂的糖苷键——尤其是反常规的1,2-顺式β-鼠李糖苷键（β-L-Rha_p
），成为化学合成领域难以攻克的"糖科学珠峰"。传统化学合成方法面对这种空间位阻大、立体选择性控制难的糖苷键时往往束手无策，而直接从细菌提取多糖又面临纯度低、批次差异大等问题。

针对这一挑战，印度科学教育与研究学院的研究团队在《Carbohydrate Research》发表了创新性解决方案。他们以商业单糖为原料，通过精妙的保护基策略和模块化合成设计，首次实现了大肠杆菌O50 O-抗原四糖重复单元的全合成。研究最引人注目的突破在于运用氢键辅助糖苷化(HAD)技术，借助3-位吡啶甲酰基(Pico)的定向诱导作用，成功构建了传统方法难以实现的β-鼠李糖苷键，最终获得可用于疫苗开发的2-氨基乙基糖苷形式目标分子。

关键技术方法
研究采用[2+2]模块化合成策略，将四糖拆解为β-L-Rha_p
-(1→4)-β-D-Glc_p
NPhth受体和α-L-Rha_p
-(1→2)-α-L-Rha_p
供体两个二糖模块。关键步骤包括：1）利用3-O-吡啶甲酰基保护的鼠李糖硫苷供体，通过HAD技术实现β-鼠李糖苷键立体控制；2）N-苯二甲酰亚胺(Phth)保护的葡萄糖胺构建；3）硫苷活化与糖基化反应优化。所有中间体经硅胶柱层析纯化，通过核磁共振和质谱确认结构。

研究结果
Results and Discussion
团队首先设计出"受体优先"的合成路线：半保护二糖受体3-OH游离的β-L-Rha_p
-(1→4)-β-D-Glc_p
NPhth为关键中间体，其4'-OH与供体二糖的2-O-乙酰基(Ac)保护基形成正交反应性。在构建β-鼠李糖苷键时，3-O-吡啶甲酰基通过分子内氢键稳定过渡态，使β构型产率达到72%。最终四糖的2-氨基乙基糖苷形式既保持了天然结构特征，又为后续与载体蛋白偶联预留了活性氨基。

Conclusions
该研究不仅提供了大肠杆菌O50疫苗开发的关键抗原片段，更建立了复杂多糖合成的标准化流程。HAD技术的成功应用为其他1,2-顺式糖苷键合成提供了普适性方案，而模块化策略则展现出对多糖结构多样性的强大适应能力。研究者特别指出，这种化学合成获得的均一性糖链，相较于生物提取物在疫苗批次一致性上具有显著优势。

重要意义
这项研究突破了传统糖化学合成的立体选择性瓶颈，为抗STEC感染疫苗研发奠定了分子基础。其方法论意义更超越单一菌株——建立的技术平台可推广至其他致病菌O-抗原合成，特别是含有稀有糖或非常规糖苷键的复杂多糖。论文中揭示的吡啶甲酰基保护基对HAD效应的调控机制，为糖苷化反应机理研究提供了新视角。未来，该团队计划将合成的四糖与载体蛋白偶联，评估其免疫原性和保护效力，推动糖缀合物疫苗的临床转化。