????? 豆科植物與根瘤菌的共生固氮是自然界氮循環的重要環節。經典的共生固氮起始于植物對根瘤菌表面的脂殼寡糖Nod Factor的識別。2007年，法國科學家Giraud等人報道了根瘤菌Bradyrhizobium sp. BTAi1與其宿主豆科植物Aeschynomene indica 的識別不依賴于Nod Factor，提示了一種新的未知固氮機制存在。隨后，意大利化學家Molinaro等對根瘤菌Bradyrhizobium sp. BTAi1的脂多糖進行結構分析，發現其中的O-抗原是由一種全新結構的雙環糖Bradyrhizose通過α-(1→7)糖苷鍵連接而成，并推測其可能在這種未知的固氮機制中扮演重要角色。
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圖1. 根瘤菌Bradyrhizobium sp. BTAi1在豆科植物田皂角Aeschynomene indica 中的共生成瘤
從細菌中難以分離得到足夠量的該多聚糖以開展生物活性的研究。因此，需要依靠化學合成的手段來解決這一問題。化學合成可以提供一系列不同鏈長的寡糖，從而在三級結構上研究鏈長和構象對活性的影響。Bradyrhizose單糖是由半乳糖/肌醇反式并環而成的十碳糖，擁有8個羥基化的手性中心。俞飚（點擊查看介紹）課題組以葡萄糖糖烯為原料，通過Ferrier II型重排等關鍵反應，以26步和9%的總收率完成了對Bradyrhizose單糖分子的首次合成。
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圖2. 根瘤菌Bradyrhizobium sp. BTAi1中奇特結構O-抗原寡糖的結構和構象
接下來他們對Bradyrhizose單糖進行了克級制備，并仔細研究了其α-(1→7)糖苷化反應。Bradyrhizose分子的剛性結構、密集官能團和7位羥基的大位阻以及1,2-順式糖苷鍵，給糖苷化帶來了巨大的挑戰。基于保護基對糖基底物電性的影響，他們利用給電子的芐基和吸電子的乙酰基來調控糖苷化底物的活性，再輔以乙酰基潛在的遠程參與效應，成功抑制了Bradyrhizose糖苷化中諸多副反應的發生。最終，他們使用該課題組發展的廣泛應用于三氟乙酰亞胺酯給體的方法，高立體選擇性地制備了α-(1→7)連接的Bradyrhizose二糖、四糖和五糖。Molinaro等隨之對這些寡糖的溶液構象進行分析，發現四糖和五糖都具備與天然多聚糖相似的右螺旋結構。這為進一步的固氮機制的研究打下了基礎。
該研究成果已于近期發表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。合成工作由俞飚課題組的李微博士完成。該研究工作得到了國家自然科學基金委和中科院等有關項目的資助。
