近期，我校生物工程学院康振教授课题组在肝素前体及N-磺酸化肝素前体寡聚糖的酶法制备方面取得重要进展，研究成果“Enzymatic construction of a library of even- and odd-numbered heparosan oligosaccharides and their N-sulfonated derivatives”正式发表于International Journal of Biological Macromolecules (IF = 8.20) (https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.130501)。
肝素是一种高度磺酸化修饰的糖胺聚糖，通常从猪肠粘膜中提取，因其具有抗凝血和抗炎等多种生物活性而在临床治疗中广泛应用。低分子量肝素相比普通肝素具有更强的抗凝血活性和更少的副作用，但其生产仍需依赖动物源肝素作为原料进行降解，无法避免动物源肝素带来的异质污染风险。因此，低分子量肝素的酶促合成开始受到广泛关注。第一个也是最具挑战性的修饰反应由N-脱乙酰酶/N-磺基转移酶（NDST）催化，其催化产物N-磺酸化肝素前体是后续四种修饰酶的底物，对肝素和低分子量肝素的生物活性至关重要。作为肝素合成的中间物质，具有明确结构的N-磺酸化肝素前体不仅有助于深入研究中间产物的构效关系及生物活性，还有助于保证最终产物的结构均一性。因此，通过酶法合成N-磺酸化肝素前体寡聚糖并进一步解析NDST的识别与催化模式具有重要的研究意义和市场前景。
康振教授课题组首先通过控制肝素裂解酶III解聚高分子量肝素前体制备了系列不饱和偶数寡聚糖，并定量化分析了解聚过程中特定不饱和偶数寡聚糖的转化率，以便于实现特定寡聚糖的制备；其次，异源表达Δ4,5不饱和葡萄糖醛酸酶用于制备系列饱和奇数寡聚糖，并借此分析了肝素裂解酶III对饱和奇数肝素前体的解聚模式，发现其对饱和奇数寡聚糖的切割模式可用于分析NDST的催化模式；利用优化后的NDST和所制备的系列肝素前体寡聚糖进行催化修饰，实现了系列N-磺酸化肝素前体寡聚糖的酶促合成，并进一步分析了NDST的识别催化模式，鉴定了NDST识别和催化的最小单元为不饱和肝素前体四糖，并确认NDST以不饱和偶数肝素前体为底物时，要求修饰位点的还原端一侧至少有一个相邻的二糖（-GlcA-GlcNAc），以饱和奇数肝素前体为底物时，要求修饰位点的还原端一侧至少存在一个相邻的四糖（-GlcA-GlcNAc-GlcA-GlcNAc），该结果也为低分子量肝素及肝素寡聚糖的酶法合成提供了新的可能。
N-磺酸化肝素前体寡聚糖的酶促制备示意图
康振教授为论文的通讯作者，我校2019级博士生郗欣彤为第一作者。上述研究得到了国家自然科学基金（32370066）、江苏省杰出青年自然科学基金(BK20200025)等资助。
近年来康振教授团队在糖胺聚糖及其寡糖（透明质酸、肝素、硫酸软骨素）合成方面取得丰硕成果并成功实现产业化，同时相关研究成果已在Nature Communications、ACS Catalysis、Green Chemistry等主流杂志发表研究论文。
