文 献 综 述

1. 白藜芦醇糖苷类化合物概述

白藜芦醇是3,4#8217;,5-三羟基二苯乙烯，是茋zhi类化合物的一种。红葡萄酒中就富含白藜芦醇，其被认为是红酒起到心血管保护作用的关键成分。白藜芦醇具有多种生理与药理活性，例如抗氧化[1]、抗炎[2]、抗病毒[3]、抗肿瘤[4]等作用。白藜芦醇可以用于治疗和预防心血管疾病[5]及糖尿病[6]。尽管白藜芦醇有如此多的功能，但其水溶性极低限制了它的应用。对其进行糖基化修饰可以很好地解决这一问题，同时还有可能影响其生理和药理活性[7]。

虎杖苷（云杉新甙）是白藜芦醇3-O-β-葡萄糖苷，其4#8217;-OH并未被修饰，而游离的4#8217;-OH羟基在多种生理活性中起到重要作用。虎杖苷的水溶性比白藜芦醇高，水中溶解度是白藜芦醇的31.5倍，同时抗氧化活性是接近的，因此饱和水溶液的抗氧化活性显著提升。虎杖苷也有许多生物活性，如抗衰老、抑制癌细胞增殖、抗阿兹海默症、神经保护作用、保肝作用[8]等。Storniolo等人[9]在研究虎杖苷抑制癌细胞增殖的过程中确定是虎杖苷起作用，而非其苷元白藜芦醇。Ince等人研究发现虎杖苷可以减轻顺铂治疗癌症过程中的毒副作用，因此可以进行顺铂和虎杖苷的联用提高治疗效果[10]。Wang等人[11]利用虎杖苷治疗严重性出血性休克取得良好效果。因为虎杖苷具有重要的生物活性和治疗潜力，关于它的合成日益受到关注。而白藜芦醇其他位置羟基发生糖基化取代所产生的糖苷产物，除了可溶性明显提高外，也具有诸多的生物学活性和利用价值。

2. 糖基转移酶 UGTBL1 糖基化区域选择性的改造

糖基转移酶在改造含糖活性化合物以获得结构多样性过程中起着重要作用，定向进化不仅能够提高其对底物的宽泛性，同时也能够提高其催化活性。定向进化的成功与否取决于突变体库的多样性及筛选方法的可靠性和效率。[12]作为用来连接糖苷键的天然酶 GTs，并由此而来 的具有扩展的或必需的底物特异性工程 GTs，以合成 非天然连接或合并非天然单糖的方式，在合成新型非天然存在以及生物学相关的糖结构方面有着极大的潜力。通过合理设计与定向进化产生的异激酶或核苷酸转移酶能够处理不同种类 D－或 L－己糖及经过一定程度修饰的糖，克服了合成必要的非天然核糖苷的困难。在这一领域，存在两种方法用来实现 GTs 合成糖类，第一种，杂交 GTs 可以催化需要的非 天然糖转移; 第二种用蛋白质工程途径修改GT前体的底物特异性以适应非天然底物的要求。[13]糖基转移酶作为糖基化催化剂主要有如下优点：其一，糖基转移酶的糖基化

效率通常很高，因为利用的是高能”活化糖”，基本能使底物完全转化成糖苷；其二，糖基转移酶的糖基供体种类更多，可以对底物进行不同的糖基化修饰；其三，高度的立体选择性。活化糖中，核苷二磷酸与葡萄糖 1 位的羟基形成糖苷键，其异头碳为 α 构型。在糖基化的过程中，采用保留型机制（retaining mechanism）的糖基转移酶，糖基化产物仍为 α 构型。采用翻转型机制（inverting mechanism）的糖基转移酶，糖基化产物则为 β 构型，发生翻转。当然，正因为使用的是活化糖，如果进行体外糖基化，昂贵且不易获取的活化糖是其劣势所在。糖基化是自然界中最普遍和最重要的修饰方式之一，在细胞通讯和生命活动调节中扮演着中心角色。从大分子化合物，如蛋白质、组成细胞壁的肽聚糖、脂 质等，到小分子化合物，如次级代谢产物和寡糖等，都会有糖基化修饰[14]。 许多疾病与蛋白质的非正常糖基化有关[15]。病毒和细菌的感染过程中对特定细胞表面糖基的识别以及癌症转移等过程也涉及到糖基化作用。

3.本课题的研究意义及主要研究内容

以白藜芦醇为糖苷配体合成虎杖苷等一系列的白藜芦醇糖苷产物，具有良好的应用前景，但糖基化的立体选择性和区域选择性是需要解决的问题。生物催化糖基化具有良好的选择性，可以避免化学合成中的保护/解保护操作，因而是合成虎杖苷的一条有吸引力的途径。白藜芦醇的糖基化可以由糖基转移酶实现。糖基转移酶可以将糖基从活化糖供体转移到受体上，产生种类丰富的糖苷类化合物，目前已经成功应用于许多重要天然糖苷的生物合成领域。糖基转移酶作为糖基化催化剂主要有如下优点：其一，糖基转移酶的糖基化效率通常很高，因为利用的是高能”活化糖”，基本能使底物完全转化成糖苷；其二，糖基转移酶的糖基供体种类更多，可以对底物进行不同的糖基化修饰；其三，高度的立体选择性。同时，微生物糖基转移酶因其具有易于分子操作、改造等优势，在糖苷类化合物的生物酶法合成领域受到了越来越多的重视。因此本研究拟采用地衣芽孢杆菌来源的糖基转移酶实现白藜芦醇糖苷的高效合成。