碳水化合物相关酶，如糖基转移酶和糖苷水解酶，如今更容易获得，并被认为是传统化学糖基化程序的有力和更环保的替代品。对其相应机制的了解已经允许开发有效的生物催化合成复杂的O-糖苷。这些酶现在也可用于形成稀有或非天然的糖苷键。
关键词： 酶; glycochemistry; 糖苷水解酶; 糖基转移酶; 机制
糖缀合物的作用至关重要，因为众所周知它们可以介导许多生物过程[1]。因此，在最近公布的欧洲糖科学路线图中，学术界和工业界都期望碳水化合物在不久的将来成为制药和个性化生物医学，食品，材料和可再生资源等巨大领域的关键参与者。生物能源的例子[2]。为了实现这一目标，糖类科学家将不得不进行强有力的合作以获得纯的和明确定义的糖缀合物。事实上，即使在上个世纪，化学家们已经投入了大量精力来成功开发有效的碳水化合物衍生物合成方法，通过使用特定的保护和/或活化基团以及对所得异头连接的精细控制，从而现在领先i）用于糖基化反应的立体选择方法的大量方法[3]和ii）几乎没有自动寡糖合成的前提[4]，这种糖基化过程仍然高度依赖于靶标，因此在很多情况下都是一个挑战。即便如此，糖化学家最近能够化学合成迄今为止最大的多糖：92个单糖单元的分枝杆菌阿拉伯半乳聚糖[5]。然而，特别是在分子生物学领域的最新进展已经允许生物催化程序的出现。已经证明酶是用于许多类化合物的生态相容性合成的有效合成工具。非有机溶剂，温和的实验条件以及生物催化反应的高区域或立体特异性提高了酶在转化过程中的附加值，从实验室工作台到工业规模[6]。此外，重组酶的遗传修饰现在是功能强大的工具，可以轻松改变多功能性以及工程蛋白的特性。理性诱变，定向进化，甚至从头设计都极大地拓宽了酶在生物催化中的适用性[7]。在糖化学领域，即使使用多种酶系统，大量的碳水化合物代谢酶[8]也被用于合成糖苷。糖苷水解酶（GHs）或糖基转移酶（GTs）一直致力于寻找糖基化工具，并已被广泛研究用于基因工程[9,10]。已证明相应的化合物可用于许多应用，从天然产物的糖基化到药物[11]。经典地，糖苷通过氧或氮原子与糖苷配基部分连接，尽管在自然界中可以发现许多其他类型的连接（即使是罕见的），例如在糖基化蛋白中[12]。在此，我们希望报告对目前用于合成不寻常的C-和S-糖苷键的酶学方法，其机制和相应的观点的简短而全面的综述。
在所有这三种机制中，受体的亲核攻击通过去质子化来增强 - 通过酸/碱残基，如反转GT和两步置换保留GT，或磷酸盐供体（在S N i样保留中）机制）。在O- GMs 的情况下，亲核试剂是醇或酚（碳水化合物，丝氨酸，苏氨酸......），而在N- GT中，含氮基团的性质更加多样化（胺，酰胺，胍或甚至吲哚）[12]。S - 和C -GT遵循与受体的亲核攻击类似的机制，然而，在这些反应中涉及的途径（S N 2或S ）知道的信息很少。N i-like），因为与典型的O - 和N -GTs 相比，文献中此类酶表征的少数例子。
S-糖基转移酶
文献[12,17,18]中描述了几种天然S-糖苷的例子。从历史上看，硫代葡萄糖苷是十字花科蔬菜中首次发现的S-糖苷50年[19]。与黑芥子酶GH酶一起，它们是“芥末炸弹”系统的一部分，作为植物抵抗昆虫侵袭的保护机制。它们的生物合成途径需要S -GT（UGT74B1）的作用，它催化硫代羟基受体和UDP-α-D-葡萄糖之间的反应作为糖供体，产生相应的脱硫葡萄糖苷（图2）[20,21]。来自拟南芥的 UGT74B1就糖供体范围而言，它是一种多功能酶，我们的研究小组已经证明了这种酶作为非天然脱硫鞘糖苷的化学合成的生物催化剂的效力[22]。最近，已鉴定并表征了S-糖基化肽。在细菌中，亚蛋白[23]，甘氨酸F [24,25]和thurandacin [26]的结构揭示了半胱氨酸的S-糖基化。与这些细菌素结合的碳水化合物是葡萄糖或N-乙酰葡糖胺。对于这些糖肽中的两种，已经表征了相应的S- GT，并且已经测试了它们对多种糖供体的多功能性。[26,27]。最近，通过化学标记和质量指纹印迹进行的全球蛋白质糖基化分析已经鉴定出不同蛋白质上的许多S-糖基化位点，其中N-乙酰葡糖胺基团结合在半胱氨酸上[28]。