Синтез олигосахаридных цепей рецепторов галектинов

• Автор: Шерман, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть 1. Введение
Часть 2. Новые методы р-глюкозаминирования (Литературный обзор).
2.1. Имиды
Фталимиды, содержащие электроноакцепторные 1руппы в ароматическом ядре
2.1.1.4,5-Дихлорофталоил
2.1.2. Тетрахлорофталоил
2.1.3. Дитиасукциноил
2.1.4. Нециклические 14,14-диацетильные производные имидного типа
2.2. Амиды
Ацетамиды, содержащие электроноакцепторные группы
2.2.1.14-Трихлорацетил
2.2.2. Получение производных ТЧ-трихлорацетил-В-глюко- и галактозамина с различными защитными группами.
2.2.3. Гликозилирование производными 14-трихлорацетил-В-глюко- и галактозамина.
2.2.4. Применение 1Ч-трихлорацетильных производных Б-глюко- и галактозамина в синтезе глюкозаминогликанов.
Часть 3. Результаты и их обсуждение.
3.1. Целевые структуры
3.2. Стратегия синтеза.
3.3. Синтез олигосахаридных цепей с использованием производных 14-трихлорацетил-Б-глюкозамина в качестве гликозил-доноров.
3.3.1. Получение моносахаридных производных 14-трихлорацетил-В-глюкозамина.
3.3.2. Получение 14-трихлорацетильных производных лакто- и изо-лактозамина.
3.3.3. Получение моно- и дисахаридных гликозил-акцепторов.
3.3.4. Гликозилирование производными 14-трихлорацетил-Б-глюкозамина.
3.3.5. Удаление 14-трихлорацетильной группы и получение свободных 2-аминоэтилгликозидов олигосахаридов 1-8.
3.4. Синтез сиало-олигосахаридов с использованием сиалил-галактозного дисахаридного донора.
3.4.1. Введение: методы стереоселективного синтеза а-сиалил гликозидов.
3.4.2. Гликозилирование сиалил-галактозным дисахаридным донором 32.
3.4.2.1. Синтез (1->3)-связанных сиало-олигосахаридов.
3.4.2.2. Синтез (1--э4)-связанных сиало-олигосахаридов.
3.5. Синтез 2-аминоэтил- и пропилгликозидов трисахарида а-В-галактопиранозил-( 1—>3')-Р-лактозида.
3.6. Синтез 3-амино пропилгликозидов трисахаридов Пеи5Аса(2-^6')-ЬасПАс (18), 1Чеи50са(2—>6')-Ьас14Ас (19) и Пеи5Сса(2-»3')-Ьас14Ас (20).
3.6.1. Введение: методы 14-дезацетилирования 14-ацетилнейраминовой кислоты.
3.6.2. Синтез Ыеи50са(2->3)-связанного трисахарида 20
3.6.3. Синтез 14еи5Ас- и 1Чеи5Сса(2—э6)-связанных трисахаридов 18 и 19.
Часть 4. Выводы.
Часть 5. Экспериментальная часть.
Часть 6. Список литературы.
Часть 1.
Введение
Галектины представляют собой группу углевод-связывающих белков, лектинов, проявляющих специфичность по к отношению олигосахаридньш цепям, содержащим остаток Б-галактозы [1], [2]. После того, как в 1975 году первые галектины были обнаружены в растворимых экстрактах тканей электрического органа электрического угря, они были найдены и во многих других организмах, включая позвоночных (рыб, птиц, земноводных, млекопитающих), беспозвоночных (червей и насекомых), а также простейших одноклеточных (грибки и губки), вирусы и некоторые растения.
Как правило, галектины встречаются на поверхности клеток или во внеклеточном пространстве и реже внутри клетки. По своему строению, все галектины имеют сходную внутреннюю последовательность из примерно 130 аминокислот, около 60 из которых, принимающих непосредственное участие в связывании с углеводом, содержатся в общем сегменте - углевод-связывающем домене (УСД). При этом, галектины классифицируют в зависимости от строения всей последовательности аминокислот на мономерные прототипа (имеющие только один УСД), тандемные (имеющие два сшитых между собой УСД) и химерные (имеющие в дополнении к УСД еще и Ы-концевой домен).
Данные о физиологических функциях галектинов немногочисленны, а порой и противоречивы. Например, они могут как стимулировать, так и ингибировать пролиферацию клеток, их адгезию к ламинину, апоптоз Т-клеток и активацию лейкоцитов. Тем не менее, сегодня уже выявлено непосредственное участие галектинов в процессах клеточного узнавания при развитии онкологических, воспалительных, инфекционных и других опасных заболеваний. Это и объясняет возрастающий в последнее время интерес к изучению этой новой группы лектинов.
Полагают, что физиологические функции разных галектинов сильно отличаются друг от друга и, кроме того, что один и тот же галектин может выполнять разную роль в зависимости от взамодействующего с ним в данный момент углеводного лиганда. Поэтому главным этапом исследований галектинов является изучение их углеводной специфичности, позволяющей не только выяснить необходимые для максимальной аффинности особенности строения углеводного рецептора, но и определить механизм связывания с олигосахаридной цепью. Более того, эти исследования необходимы и для выяснения биологической роли углеводного компонента, функции которого тоже зависят от его структуры.

Для систематического изучения особенностей строения галектин-специфичных углеводных цепей необходима группа структурно родственных олигосахаридов. Недоступность требуемых количеств этих соединений из природных источников приводит к необходимости разработки эффективных методов их регио- и стереонаправленного химического синтеза.
В биохимических исследованиях наиболее удобны не сами олигосахариды, а разнообразные неогликоконъюгаты, в которых изучаемый углевод посредством спейсера связан с молекулой-меткой или закреплен на полимерном носителе. Поэтому особенно актуальным представляется синтез углеводных молекул, содержащих необходимую для конъюгации спейсерную группу.
Определение углеводной специфичности галектинов необходимо не только с целью систематического изучения этого важного класса природных молекул, но и для разработки новых эффективных методов диагностики и лечения опасных заболеваний, протекающих с их участием.
Настоящая диссертация посвящена синтезу группы из 20 олигосахаридных производных, содержащих фрагменты углеводных цепей рецепторов галектинов, в виде 2-аминоэтил или З-аминопропил гликозидов, т.е. в спейсерированной форме, позволяющей конъюгацию с различными метками или полимерными носителями.
Работа выполнена в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН. Диссертация состоит из 6 частей: введения, литературного обзора, посвящен новым методам (3-стереоселективного гликозилирования 2-амино-2-дезокси сахарами, обсуждения результатов, выводов, экспериментальной части и списка литературы.
Нумерация соединений дается арабскими цифрами жирным шрифтом, причем соединения, схемы и таблицы в части 2 «Литературный обзор» и в части 3 «Результаты и их обсуждение» нумеруются независимо. Обозначения ссылок на список литературы приводится в квадратных скобках.

гликозильного заместителя при С-4, исключительно легко переходят в 4,5-ненасыщенные соединения за счет ß-элиминирования гликозилокси фрагмента. Поэтому высокие выходы, полученные при восстановлении трихлорацетамидов 212 и 213, указывают, что данный процесс в этих условиях не наблюдается.
Гликозилирования 2-трихлорацета.мидными гликозил-донорами более сложных ди- и трисахаридных гликозил-акцепторов также протекали эффективно. Так, проводенная Жакинэ конденсация между триацетатом 155 и трисахаридным моногидроксильным производным
216 приводила к тетрасахариду 217 с выходом 78% (Схема 29). В дальнейшем, соединение
217 было успешно использовано в рассмотренном ниже синтезе пентасахаридных фрагментов хондроитин 4- и 6-сульфатов [56].
Конденсацией имидата 155 с фукозил-глюкозамином 216 в присутствии трифлата олова II и тетраметилмочевины Косма синтезировал [57] с выходом 41% трисахарид 219, являющийся аналогом трисахарида Lex. Умеренный выход продукта гликозилирования в этой реакции авторы объясняют недостаточной стабильностью использованных изопропилиденовой и пара-метоксибензильной защитных групп. Выбор последних был обусловлен возможностью их избирательного удаления без затрагивания аллильного фрагмента. Превращение трихлорацетамидной группы в соединении 219 в ацетамидную осуществляли обработкой 221, полученного из 219 де-(4-метокси)-бензидированием, ацетилированием и деацетонированем, борогидридом натрия в этаноле при 60 °С с последующим N- и О-ацетилированием с образованием 222 с выходом 60%. Подобное удаление N-трихлорацетильной группы с производных аминокислот действием NaBH4, восстанавливающего исходный трихлорацетамид в соответствующий амин и трихлорэтанол, было предложено в работе [58].
Проведенное Мулар гликозилирование имидатом 134 трисахаридного акцептора 223 в ацетонитриле привело к тетрасахаридному производному 224 с выходом 89% [59]. Этот пример позволяет провести корректое сравнение между трихлорацетильным донором 134 и описанным выше тетрахлорфталоильным донором 37, при использовании которого ни в ацетоиитриле в присутствии трифлата олова II, ни в дихлорметане в присутствии TMSOTf, гликозилирования акцептора 219 не наблюдалось.