糖基转移酶-双金属有机框架复合催化材料及其制备方法和在二糖和多糖合成中的应用技术

本发明专利技术公开了糖基转移酶

【技术实现步骤摘要】
糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料及其制备方法和在二糖和多糖合成中的应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，具体涉及糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料及其制备方法和在二糖和多糖合成中的应用。

技术介绍

[0002]硫酸乙酰肝素(heparan sulfate,HS)和肝素(Heparin)是由己糖醛酸(hexuronic acid,HexA)和葡萄糖胺(Glucosamine,GlcN)通过1
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4糖苷键相连接的二糖重复单元组成的具有多分散性的线性硫酸化酸性多糖。在二糖组成单元上可以发生N
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硫酸化、N
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乙酰化和O
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硫酸化等修饰，使肝素变成了复杂的可变序列。HS广泛分布于动物细胞表面和细胞外基质，在抗凝血、胚胎发育、炎症反应和细菌/病毒感染等方面具有生理和药理作用。肝素作为广泛用于抗凝血和治疗血栓性疾病的临床应用药物，根据其分子量的差异可分为：普通肝素(unfractionated heparin,UFH,MWavg 16,000Da)，低分子量肝素(low molecular weight heparins,LMWH,MWavg 3500
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6000Da和超低分子量肝素(ultralow molecular weight heparins,ULMWH,MW<2000Da)[1,10
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12]。近年来也发现了肝素类化合物及其类似物的新功能、新应用，如低分子肝素能保护血管内皮细胞、预防肺微血管栓塞，从而改善新型冠状病毒重症肺炎预后，在COVID
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19重症病人的救治方案中取得很好成效。同时，将药物雾化肝素和N
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乙酰半胱氨酸同时使用，也能够使新冠病毒重症患者的肺功能得到改善，减少呼吸机的使用。肝素类药物广泛的使用范围及低分子量肝素衍生物应用的拓展大大提高了市场对肝素类原料的需求，当前全世界的肝素使用量已增加到大约每年100吨，因此保障肝素类化合物的稳定获取和高度安全至关重要。目前广泛应用的低分子量肝素主要是从猪肠和牛肺等器官中分离提取后，经化学法或者酶法降解得到的。但动物来源肝素是结构不均一的混合物，因此临床应用中也存在很多问题，比如生物利用度低、药效难预测、副作用多等。“肝素钠”会导致人的死亡，暴露了动物来源肝素在安全性和可靠性上的问题。同时，肝素本身结构复杂、多样，且来源和批次不同的产品常存在精细结构的差异，直接用普通肝素和低分子量肝素研究其与蛋白质的相互作用及新的生物活性也面临巨大挑战。
[0003]当前人工合成肝素的方法主要有两种，即化学法合成和酶法合成。化学合成法优点在于成本较低，产物结构精确可控。而缺点是反应步数繁多、反应复杂、收率极低。酶法相比于化学法合成选择性高、特异性强、无须保护基操作、合成产率高，因此极大的减少了时间和金钱的投入。此外，该方法反应条件温和，减少了不安全隐患和对环境污染的危害。但是使用游离酶进行催化，由于天然酶价格高、稳定性差、难以重复利用，催化成本较高。所以急需一种新型复合催化剂来维持酶的活性并实现重复利用，而金属有机框架(MOF)作为一种结构可控的的高结晶性多孔材料，可以通过包埋酶来作为酶的金属铠甲，在最大程度上保护酶的稳定性并实现重复利用。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料。本专利技术在现有的单一金属的金属有机框架材料中引入第二种金属离子，并且通过实验筛选出适用于糖基转移酶的双金属固定化材料。合成的糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料具有高多孔性、比表面积大、可调控的孔径、良好的热稳定性和化学稳定性等优点。在提高酶催化效率的同时可对酶进行保护，使酶能够耐受一定程度的变性条件，如温度、pH及有机溶剂等；维持酶的活性且实现酶的多次重复利用，解决了催化反应中，酶易被环境影响其活性、难以重复利用、催化成本高的问题，并首次实现了多金属复合催化材料固定化性质不稳定、价格昂贵的糖基转移酶。
[0005]本专利技术还提供了糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料的制备方法和应用，通过使用本专利技术的糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料作为催化剂，解决糖基转移酶催化合成肝素寡糖的过程中，存在的糖基转移酶活性易被环境影响难以多次重复利用的问题。
[0006]技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述一种糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料，所述复合催化材料以Zn基MOFs材料作为主体，并掺杂非Zn金属离子，将糖基转移酶包裹在其内部形成。
[0007]其中，所述Zn基MOFs材料为ZIF
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90，所述掺杂非Zn金属离子包括Mn
2+
，Fe
2+
，Co
2+
，Mg
2+
，Ca
2+
，Cu
2+
，Ni
2+
中的一种或者多种。
[0008]其中，所述糖基转移酶为肝素合酶2(heparosan synthase B，HS2)，包括pmHS2(Pasteurella multocida HS2)或者syntheticconstruct HS2。
[0009]本专利技术所述的糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)将糖基转移酶、多种金属离子溶液、2
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甲醛咪唑配体溶液混合搅拌均匀，反应后得到含有复合催化材料的反应液，所述多种金属离子溶液是由硝酸锌溶液与另一种非Zn金属离子溶液形成；
[0011](2)将步骤(1)的反应液进行离心洗涤、晾干，得到糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化剂。
[0012]其中，步骤(1)中搅拌反应为在35～40℃搅拌反应15～25h得到含有复合催化剂的反应液；步骤(2)所述离心条件为8,000～12,000rpm，4～6min。
[0013]其中，步骤(1)中锌离子与非Zn金属离子的摩尔比例为1:1～3:1，锌离子与2
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甲醛咪唑有机配体的摩尔比为1:4
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5；优先摩尔比为1:4。
[0014]作为优选，步骤(1)所述非Zn金属离子为Mg
2+
，与锌离子的比例为1:1，锌离子与有机配体的比例为1:4。
[0015]作为优选，步骤(1)所述加入搅拌反应为在37℃、500rpm条件下反应24h得到含有复合催化剂的反应液。
[0016]本专利技术所述的糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料在制备在二糖和多糖合成中的应用。
[0017]其中，所述制备二糖和多糖包括如下步骤：
[0018](1)将糖基受体、糖基供体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料，其特征在于，所述复合催化材料以Zn基MOFs材料作为主体，并掺杂非Zn金属离子，将糖基转移酶包裹在其内部形成。2.根据权利要求1所述的磁性纳米粒
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糖基转移酶
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无定型金属有机框架复合催化材料，其特征在于，所述掺杂非Zn金属离子优选包括Mn
2+
，Fe
2+
，Co
2+
，Mg
2+
，Ca
2+
，Cu
2+
，Ni
2+
中的一种或者多种。3.根据权利要求1所述的糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料，其特征在于，所述糖基转移酶为肝素合酶2(heparosan synthase B，HS2)，包括pmHS2(Pasteurella multocida HS2)或者syntheticconstruct HS2。4.一种权利要求1所述的糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将糖基转移酶、多种金属离子溶液、2
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甲醛咪唑配体溶液混合搅拌均匀，反应后得到含有复合催化材料的反应液，所述多种金属离子溶液是由硝酸锌溶液与另一种非Zn金属离子溶液形成；(2)将步骤(1)的反应液进行离心洗涤、晾干，得到糖基转移酶
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双金属有机框架复合催化剂。5.根据权利要求4所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张幸，乔梦，纪元，李乐，沈宝星，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：