《Science》：全合成glucosepane，化学之光照亮糖尿病和衰老研究

蛋白质是承担生物体内大部分功能的分子，尽管其骨架由氨基酸组成，不过也会在某些时候与其它分子进一步反应，这被称为“翻译后修饰”，对蛋白质功能有着重要的影响，在人体中与很多重要疾病有密切关系，如发炎、糖尿病和衰老等。

由赖氨酸和精氨酸的侧链经过与葡萄糖发生非酶促反应交联而成的glucosepane，是一种蛋白质修饰产物的核心结构。深入研究这种分子的具体作用和机理，可以帮助科学家更深入了解糖尿病和衰老，从而找到更好的治疗方法。这种研究需要足够的、纯的样品，然而，由于glucosepane特殊的结构，其全合成难度很大。曾经有科学家利用仿生机理，用葡萄糖、赖氨酸和精氨酸合成glucosepane，但是这种反应产率极低（大约为2%），而且得到的是8种不同非对映体的混合物。

最近，耶鲁大学化学系的David Spiegel及其研究团队，成功实现了glucosepane的简短全合成，并将研究结果发表在《Science》上。

“所有人的衰老过程都伴随着glucosepane的形成，而且它也与包括糖尿病在内的多种疾病高度相关，”Spiegel教授说。“我们并不知道glucosepane在老化和这些疾病的过程中发挥什么作用，尽管有几种假说已被提出。通过合成glucosepane，我们能有机会研究合适的工具，来探测这种分子在人类健康中的作用，也许还可以研发药物分子来抑制或逆转其形成。”

Glucosepane包含咪唑的一种罕见的同分异构体，这种结构除了在glucosepane同系物中之外，以前还从未在其它天然分子中被观察到。这个有机合成团队找到了一种新的方法，对映选择性地合成了这种咪唑结构，而且其过程非常简洁，只需要八个步骤，整体产率达到12%。该合成途径包括两个关键步骤，其中之一是合成这种不寻常的非芳香族4H-咪唑互变异构体的新方法。

在同一期《Science》上，还刊登了斯克里普斯研究所的Dale L. Boger教授对这项成果的评论文章。Boger写道，耶鲁大学的研究代表了“化学中非常重要的，但又是未充分开发的前沿领域，而它对人类健康却有着广泛影响。”Boger说，Spiegel的方法“本身就很重要，而且可能将会有很多远远超出作者想象的应用。”

1．http://www.sciencemag.org/content/350/6258/294

2．http://www.sciencemag.org/content/350/6258/275.summary