摘 要

糖蛋白对于所有的生物以至于病毒都是必不可少的，它的形成依靠蛋白质的翻译后修饰。糖基化修饰是蛋白质翻译后修饰的一种重要的方式之一，其中N-连接糖基化是最普遍的。由于合成蛋白质的20种氨基酸并不能完全满足多样性需求，因此研究发展带多样性功能基团的非天然氨基酸进行修饰反应。通过非酶促反应将糖链连接在蛋白质上得到拟糖蛋白来弥补和改善糖蛋白不能完成的功能。

本论文所研究的是葡基胺的合成和与苯异氰酸酯的反应，通过葡基胺与异氰酸根反应来模拟N-连接的蛋白质的糖基化修饰。如果将苯异氰酸酯换成带异氰酸根的多肽，就能得到拟糖蛋白。

关键词：葡基胺；糖基化；拟糖蛋白；¹H-NMR

Abstract

Glycoprotein is essential for all creatures including virus. Its formation relies on the post-translational modifications of proteins. Glycosylation is an important protein post-translational modifications. The N-linked glycosylation is the most common modification. Since the 20 natural amino acids for protein synthesis cannot fully meet the demand for diversity, unnatural amino acids with various functional groups can be used to complete the modified reaction. The sugar chain are attached to the protein by non-enzymatic reaction and obtain neoglycoproteins with improved function compared with native glycoprotein.

This thesis focuses on the study of the synthesis of glycosylated amine and its reaction with phenylcarbimide, which is used to mimic the N-linked glycosylation modification. If the phenylcarbimide is replaced by an isocyanato polypeptide, neoglycoprotein can thus be synthesized.

Key words: glycosylamine；glycosylation；neoglycoprotein；¹H-NMR

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2研究背景 1

1.2.1葡基胺简介 2

1.2.2蛋白质的翻译后修饰 2

1.2.3糖蛋白简介 4

1.2.4拟糖蛋白简介 7

1.2.5总结 10

第二章 葡基胺的合成与异氰酸酯的反应 10

2.1葡基胺的合成与纯化 10

2.1.1葡基胺的合成方案 10

2.1.2实验合成部分和结果 11

2.1.3结果讨论及注意事项 12

2.2苯甲酰叠氮的合成与纯化 12

2.2.1苯甲酰叠氮的合成方案 12

2.2.2实验合成部分和结果 12

2.2.3结果讨论及注意事项 13

2.3葡基胺与苯异氰酸酯的反应 13

2.3.1葡基胺与苯异氰酸酯反应方案 13

2.3.2实验合成部分和结果 13

2.3.3结果讨论及注意事项 14

2.4实验药品及仪器 15

2.4.1实验中药品规格及来源 15

2.4.2实验仪器 15

第三章 结果与讨论 16

3.1合成路线讨论 16

3.2对各步产物的NMR图谱的分析 16

3.3实验总结与展望 19

3.3.1实验总结 19

3.3.2未来展望 20

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1引言

生命体的活动从微观上来看都离不开蛋白质的作用，不同的生命活动需要不同的蛋白质来完成。蛋白质种类的不同并不仅仅依靠氨基酸的排列顺序不同来改变，同时还有蛋白质的翻译后修饰。蛋白质翻译后修饰的方式有很多，其中糖基化是最常见的方式之一，也是最重要的修饰方式之一。生物的细胞表面都有许多的糖蛋白为细胞完成一系列的活动，即使在细胞的内部也有着各种糖蛋白，糖基化反应时刻发生着。细胞免疫过程、信号传导过程、蛋白翻译调控和蛋白降解等许多生物过程中都离不开蛋白质的糖基化修饰^[1]。细胞外环境的蛋白质中发生着最常见的N-连接的糖基化^[2]来合成膜蛋白和分泌蛋白等。

本文主要研究葡基胺的高效合成方法和与异氰酸酯反应的最佳条件，希望通过研究葡基胺与异氰酸酯的反应来模拟蛋白质的N-连接糖基化修饰。

1.2研究背景

自然界只存在20种天然氨基酸，但是仅仅靠这20中氨基酸就合成了无数种的蛋白质，保证了所有生物的生命活动的正常进行，但是随着生命科学的不断发展，这20种天然氨基酸携带的功能基团数量已经不足以满足化学、生物科学研究和应用中对蛋白质结构和功能的一些特异性需求了^[3]。为了获得更多具有特殊结构和功能的蛋白质，常常在蛋白质中插入带有特殊基团的非天然氨基酸。赋予天然蛋白质新的功能的方法逐渐开发出来，比如化学修饰、基因定点突变等一些方法，对蛋白质的结构进行改造^[4]，不足之处在于这些方法都过于依赖20种天然氨基酸本身的巯基、羟基、羧基、氨基等结构，这几种有限的基团的修饰作用方式不足^[5]。现如今，通过改造的带有多样性功能基团如酮基、醛基、叠氮的非天然氨基酸在蛋白质修饰中起到了巨大的作用，可以进行点击化学、光化学、糖基化等修饰反应^{[6]- [7]}，使得蛋白质的多样性功能得到发展。

将带有特殊基团的非天然氨基酸镶嵌到蛋白质中涉及到生物正交化学反应

过程，生物正交化学反应正在慢慢成为生物体内对生物大分子进行特殊标记的一种有效方法，最近发现的的用吡咯赖氨酸氨酰合成酶和tRNA 的协同作用能够将带有生物正交官能团的非天然氨基酸镶嵌到原核生物、真核生物, 乃至动物体内的蛋白质上^[8]。

本论文研究的主要是带有叠氮基团的蛋白质，叠氮在加热、微波或者超声条件下转化成异氰酸酯^[9]，然后与葡基胺中的氨基进行加成，形成如下结构：