研究进展： 唾液酸（Neu5Ac）是一种九碳的α-酮酸单糖，可为哺乳动物细胞上包裹细胞糖缀合物。Neu5Ac在糖链上的加成是由一组称为唾液酸-转移酶类（ STs ）的酶催化的，STs以胞苷单磷酸唾液酸（ CMP-Nu5Ac ）为Leloir供体，将唾液酸转移到糖链受体上的特定羟基上（图1）。由于ST家族有20个成员，因此需要一定的化学手段来探测单个ST家族成员的功能。唯一一类具有细胞活性的ST抑制剂是基于3FaxNeu5Ac骨架的ST抑制剂，其在细胞内代谢转化为CMP-3FaxNeu5Ac。CMP-3FaxNeu5Ac不能穿过质膜，但是被保护的3FaxNeu5Ac可以扩散到细胞中，并且在细胞中被酶转化为CMP-3FaxNeu5Ac，并降低细胞表面唾液酸苷水平。值得注意的是，3FaxNeu5Ac的C3-氟差向异构体3FeqNeu5Ac在细胞中没有活性。唾液酸醛缩酶可以将3-氟丙酮酸和2-乙酰氨基-2脱氧-D-吡喃甘露糖（ManNAc）转化为3FNeu5Ac，但无法对产物中的氟进行立体控制。作者推测，唾液酸醛缩酶反应的3Fax动力学产物可以通过与CMP -唾液酸合成酶偶联而被捕获，生成CMP-3FaxNeu5Ac。由于该醛缩酶催化的反应是可逆的并且是化学控制的，因此直接获得3FaxNeu5Ac仍然是一项十分具有挑战性的工作。解决方案：作者发现高活性的CMP-唾液酸合成酶在短的反应时间内产生专一的CMP-3FaxNeu5Ac。并且，作者在酸性条件下从CMP-3FaxNeu5Ac中去除CMP时，意外地产生了3-氟-β-D-Neu5Ac2-磷酸酯（3FaxNeu5Ac-2P）（图2）。碱性磷酸酶成功地将3FaxNeu5Ac-2P转化为3FaxNeu5Ac，实现了对3FaxNeu5Ac的立体化学控制，有效地降低了细胞上唾液酸结合型免疫球蛋白样凝集素的唾液聚糖配体。此外，他们的动力学捕获方法可以用于CMP-3FaxNeu5Ac的C5，C9或两个位置的修饰，这使得化学酶法合成CMP-3FaxNeu5Ac的光交联版本可以选择性地光交联到ST6GAL1上而不是其他两个ST。![]()
图1 ：唾液酸转移酶催化反应的机理：(a)唾液酸转移酶催化唾液酸从CMP -唾液酸转移到合适的糖蛋白或糖脂受体；(b)类碳氧鎓离子离子过渡态翻转唾液酸转移酶活性的图式表征。
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图2：中间体7将CMP-3FaxNeu 5Ac（5）转化为3FaxNeu 5Ac（3）：(a)将CMP-3FaxNeu 5Ac酸催化转化为3FaxNeu 5Ac-2 P（7），然后酶促除去磷酸盐，得到3FaxNeu 5Ac（3）;（b, c）基于实时质谱的酸催化分解监测( b ) CMP-Neu5Ac ( 2 )到Neu5Ac ( 1 )或( c ) CMP-3FaxNeu5Ac ( 5 )到3FaxNeu5Ac - 2P ( 7 )。
结论：综上，作者的一系列实验证明了他们的动力学捕获方案可以容易地与ST探针结合，其中唾液酸骨架的修饰提供了一种ST相对于另一种ST的选择性。参考文献：Kumawat D. et al. A Kinetic
Trapping Approach for Facile Access to 3FaxNeu5Ac and a Photo-Cross-Linkable
Sialyltransferase Probe. J. Am. Chem.
Soc. 2024. DOI: 10.1021/jacs.4c10835.
