大肠杆菌细胞壁肽聚糖的化学修饰及荧光标记

【目的】发展一种活细菌细胞壁荧光标记方法,为后期研究细菌肽聚糖的生物合成和代谢规律以及其与细菌感染致病的关系提供新的工具。【方法】对细菌肽聚糖的生物合成前体N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸(GlcNAc-1-P)进行化学修饰,设计并合成含有叠氮基的GlcNAc-1-P类似物(化合物5:Ac3GlcNAz-1-P)。将该类似物与细菌共同孵育,使其作为探针进入细菌肽聚糖天然合成途径。之后提取并酶解肽聚糖组分,用红外光谱(FTIR)和液质联用(LC/MS)检测探针是否通过代谢进入细菌肽聚糖结构中。同时用外源荧光素对代谢掺入细菌肽聚糖中的探针进行染色。在激光共聚焦显微镜下观察对活细菌的荧光标记效果。【结果】通过四步有机合成反应,以79%的总收率成功获得了化合物5。将大肠杆菌(Escherichia coli BL21)作为模式菌株与化合物5共孵育后,其肽聚糖组分的LC/MS和FTIR分析结果均显示探针可以被细菌利用并被代谢掺入到肽聚糖结构中。激光共聚焦显微镜观察结果显示,荧光素可以高效标记表面携带有生物正交探针的大肠杆菌。【结论】设计合成了一种新型探针,可用于活细菌成像,为深入研究细菌肽聚糖的生物学功能及其与细菌感染致病的关系提供了一种简便的方法。