糖基化由糖基转移酶催化，糖基转移酶使用糖核苷酸或脂质磷酸化糖作为供体。然而，只有极少数人类常见的糖核苷酸可以轻易获得，由于稀有糖核苷酸的可用性有限，基因库中记录的大多数稀有糖基转移酶无法进行生化表征，大量重要的稀有含糖碳水化合物的生物合成仍不清楚。这种罕见的糖核苷酸的有限可用性严重阻碍糖科学的发展。有鉴于此，中科院上海药物所文留青课题组报道了一种通用的辅因子驱动级联转化策略，用于高效合成糖核苷酸。利用一锅法多酶反应方式（OPME）和辅因子再生系统（CRS），该策略可以从普通糖中以高产量大规模制备稀有糖核苷酸，且无需繁琐的纯化过程。
图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.
首先，该研究利用辅因子再生系统（CRS）产生多种辅因子，如NADH/NADPH、NAD+/NADP+、PMP、AcCoA。
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为了验证上述假设，该研究选择UDP-D-GlcNAc合成稀有糖核苷酸。UDP-D-GlcNAc由D-GlcNAc通过D-GlcNAc激酶（NahK）、N-乙酰葡萄糖氨1-磷酸尿苷转移酶（GlmU）和无机焦磷酸酶（PPA）一锅法多酶合成。
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随后，利用NADH/NADPH驱动的级联反应制备UDP-L-RhaNAc、UDP-L-PneNAc、UDP-D-QuiNAc和UDP-D-MurNAc。
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NAD+驱动的级联反应制备UDP-D-GlcNAcA、UDP-D-XylNAc和UDP-D-ManNAcA。
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PMP驱动的级联反应制备UDP-D-4n-FucNAc和UDP-D-4n-QuiNAc。
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AcCoA驱动的级联反应用于制备UDP-diNAcBac、UDP-6-脱氧-AltdiNAc和UDP-D-GlcNAc3NAcA。
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总之，通过这种策略，从单个普通糖D-GlcNAc中大规模、高产地获得了12种难以获得的稀有糖核苷酸，且无需繁琐的纯化操作。
参考文献：Cofactor-Driven Cascade Reactions Enable the Efficient Preparation of Sugar Nucleotides
Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202115696
原文作者：Yuan Zheng+, Jiabin Zhang+, Jeffrey Meisner+, Wanjin Li, Yawen Luo, Fangyu Wei, and Liuqing Wen*
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