借用糖合成的天然配方

今天，糖有一个邪恶的声誉。虽然应该避免过多的甜食，但所有生物都需要糖来生存。哈佛大学化学与化学生物学系的研究生Samuel M. Levi和Qiuhan Li说：“生物世界中含有糖。” “细胞，细菌，病毒和其他生物使用糖作为交流，识别甚至防御的手段。” 大自然字面意思是糖。

然而，像过度热心的营养学家一样，合成化学家通常会避免使用糖类。Nature，一位专家化学家，可以将糖果从一个分子转移到另一个分子，令人羡慕的精致。但在实验室中，科学家们很难将一种糖分子附着到另一个化学单元上，这一过程称为糖基化。研究人员依靠这种方法来研究生物过程并创造诸如药物和疫苗等重要物质。

根据Levi和Li的说法，“存在许多进行化学糖基化的方法，[但]它们的用途仍然保留给碳水化合物化学专家。” 因此，为了将这些专业知识扩展到非专业人士，该团队寻求自然的指导。

就其自身而言，自然界进行糖基化，并在磷酸盐的帮助下制造DNA，RNA，蛋白质和其他聚合物。为了在实验室中诱导糖基化，大多数合成化学家选择比磷酸盐更快的反应卤化物和亚磺酸盐。因此，虽然大自然的选择可能反应迟钝，但它们比实验室的稳定性要稳定得多。更重要的是，酶 - 点燃反应的微小火花 - 可以很容易地识别磷酸盐单体，加速反应和产品的通路。

但是，直到最近，研究人员还未能充分利用这些天然优势。如果一种成分反应缓慢，化学家会给它一个推力，通常是以热量，能量或精心设计的催化剂的形式。磷酸盐需要推动; 而且，如果没有合适的催化剂，科学家通常会使用高温挥发性温度。在实验室外，自然反应使用的磷酸盐没有火热的大惊小怪，但就像一个自豪的厨师，自然保护她的化学秘密很好。现在，在“美国国家科学院院刊”上发表的一篇论文中，化学和化学生物学教授Eric Jacobsen与Levi，Li和AndreasR.Rötheli一起发现了一个自然的秘密：“精确设计的氢气 -债券供体催化剂。“

研究小组发现，使用这种坚固的催化剂，磷酸盐的结合力“比氯化物强19倍”，这是另一种常见的反应成分。并且，Levi和Li解释说，它可以在温和，中性和用户友好的条件下将糖类附着到氨基酸，天然产物和药物分子上。通过他们的方法，催化剂提供必要但温和的轻推，诱导磷酸盐开始工作。

这种方法一如既往地存在局限性：有时，它需要与定制的反应条件和底物共同进行。此外，它需要使用相当复杂的小分子标准催化剂，需要超过10个实验室步骤才能合成。

展望未来，该团队计划扩大其方法的保留范围，包括新型糖类，尤其是最顽固的糖类(例如甘露糖苷，鼠李糖苷和呋喃糖)。为了分享他们(和自然界)的秘密，他们还打算将催化剂商业化，从而实现广泛使用。与此同时，他们的方法可以创造出能够提供重要生物医学益处的糖类，如新疫苗和用于治疗多种人类疾病和疾病甚至癌症的药物。很明显，像合成化学家一样，我们需要糖。太多可能会损害我们的健康，但适量可以帮助治愈我们。

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