大家好，今天跟大家分享一篇最近在JACS上发表的文章，文章的题目为：“What Is Hidden Behind Schiff Base Hydrolysis? Dynamic Covalent Chemistryfor the Precise Capture of Sialylated Glycans”。本文的通讯作者为中科院大连化物所的卿光焱研究员和梁鑫淼研究员。卿光焱课题组研究方向主要是翻译后修饰蛋白质组学的智能富集材料、生物分子响应性聚合物及其生物应用等。
糖是维持生命体运行的重要物质。细胞表面的聚糖参与并调控广泛的生物学过程，例如细胞信号，细胞增殖和迁移。而位于细胞表面最外层的唾液酸化聚糖则的异常表达与多种肿瘤的发生、发展及转移密切相关，并且唾液酸化糖蛋白已经广泛应用于癌症临床生物标志物。然而，全面的分析和鉴定唾液酸化多糖是一个异常复杂的事情。首先，唾液酸化糖肽的丰度很低，仅占总多肽的0.01-0.03%。此外，唾液酸与其他聚糖结合的时候还会存在很多连键的不同。这些都增加了唾液酸化分析的难度。当前聚糖分析的方法主要有肼化学法、凝集素亲和色谱法、硼酸亲和色谱法和亲水相互作用色谱法等。这些方法各有优缺点，例如，与其他方法比较，肼化学法的选择性要好很多，但是由于对多糖的不可逆破坏会导致聚糖结构信息的丢失。其他的方法对于糖基化位点的覆盖度和选择性则都不尽如人意。因此，需要开发高效的唾液酸化聚糖及糖肽的富集方法。
本文提出了一种基于席夫碱亚胺键的可逆动态共价方法用于特异性富集唾液酸聚糖及糖肽的新方法，并对其中的作用机制进行了探索（图1）。
图1
首先，通过使用两个模型分子Neu5Ac和图2中的席夫碱A，他们对唾液酸的酸性在席夫碱水解中的作用进行了探讨。在正常情况下，席夫碱A物质在水溶液中分解为B和苯乙胺的速率很慢。而当Neu5Ac加入之后，席夫碱A的水解速率显著增强。利用他们自己制备的色谱柱对该过程的产物进行分离和质谱的鉴定，结果发现加入Neu5Ac之后的产物为PEA-Neu5Ac。
图2
此外，他们还发现一个有趣的现象，那就是在Neu5Ac加速席夫碱A水解之后产生的分解产物B自身具有自组装的能力，这进一步加速了水解反应的进行（图3）。为了验证这一过程，他们对席夫碱A加入Neu5Ac之后的水解产物进行了质谱分析和原子力显微镜观察。质谱结果显示相差142的梯度峰出现，而142正好是分解产物B的分子量。原子力显微镜发现水解产物B自组装产生了大量的长条带，平均高度为20nm。而单独的B物质也能自组装产生类似的结构。
图3
在解释了席夫碱可逆共价吸附的机理之后，作者使用标准糖蛋白和人血清蛋白对该方法进行了应用。结果如图4b所示，在Fetuin和BSA的摩尔比为1:5000的情况下依然达到了很多的唾液酸多肽富集效果如。而使用人血清样本，比较了该材料与其他富集材料的吸附容量，发现该材料是最好的，并且该材料的唾液酸多肽回收率平均在95.5%。
图4
综上，本文提出了一种基于席夫碱的可逆共价结合策略富集唾液酸糖肽，并对其中的富集机理进行了深入研究，最后将该材料进行了复杂生物样品的实际应用。从材料科学的角度来看，该文的设计策略打破了以往以材料的化学稳定性为前提的经典认知。
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