Pectin, a natural complex heteropolysaccharide, is a constituent of the cell wall and is conserved in all terrestrial plants. It is composed of galacturonic acid residues and a variety of neutral sugars such as rhamnose, galactose and arabinose. When one eats vegetables or fruits, pectin will be consumed, which will serve as dietary fiber in the body. Dietary fibers perform various physiological and metabolic functions in the human body. Pectin has also been reported to be involved in a number of physiological functions as a water-soluble dietary fiber. Many of them involve the work of secondary metabolites produced by intestinal bacteria as a dietary fiber when reaching the large intestine without being digested or absorbed in the human small intestine, and then further metabolized by intestinal bacteria. Besides the health benefits associated with dietary fibers, new health-related functions of pectin are being explored, particularly those related to the bioactive roles of inducing morphological changes in the small intestine. This review discusses the structure of pectin, its widely known physiological functions, and the possibility that pectin functions not only as a prebiotic but also as a physiologically active substance.

N-Glycans are glycans attached to asparagine residues in proteins via post-translational modification reactions. They have diverse structures, based on which they control protein functions. We chemically synthesized N-glycans to elucidate their molecular bases to exert functions. In this study, we synthesized a core fucose-containing dodecasaccharide and a bisecting GlcNAc-containing octasaccharide. Our N-glycan syntheses were characterized by practical preparation of fragments using microflow reactions and efficient construction of the N-glycan backbone through convergent synthetic routes. First, α-sialylation, β-mannosylation, and N-glycosylation were examined in a microflow system. While these reactions require strict control of reaction conditions, desired glycosylated products could be reproducibly obtained in large quantities using a microflow system. Furthermore, our convergent strategy of assembling synthetic fragments into desired oligosaccharide backbone structures allowed the successful syntheses of N-glycans in short steps. The key in this strategy was how to achieve a satisfactory level of efficiency in glycosylation between less reactive large fragments. We showed that amide groups (NHAc) form intermolecular hydrogen bonds to reduce the reactivity and found that the glycosylation reactivity could be markedly improved by protecting them as imides (NAc₂). A high yield of the desired product could be achieved using an ether solvent for coordination stabilization of the intermediate cation even in otherwise poorly reactive glycosylation. In addition, we successfully improved stereoselectivity by carefully reviewing protection patterns.

天然のヘテロ多糖類であるペクチンは、細胞壁成分であり、すべての陸生植物に保存されている。ペクチンは、ガラクツロン酸残基とラムノース、ガラクトース、アラビノースといったさまざまな中性糖から構成されている。野菜や果物を食べると、体内において食物繊維としてはたらくペクチンを必ず食べていることになる。食物繊維は、ヒトにさまざまな生理機能をもたらすが、ペクチンもまた、水溶性食物繊維として、たくさんの生理機能を担っていることが報告されている。その多くは、ヒト小腸において消化吸収を受けない食物繊維として大腸まで達した後に、腸内細菌によって代謝され生産される二次代謝産物によるところである。食物繊維に関連する健康上の利点に加えて、ペクチンの新しい生理機能、特に小腸の形態変化を引き起こすという生物活性が注目されている。この総説では、ペクチンの構造とその生理機能、そしてプレバイオティクスとしてだけではなく、生理活性物質として機能する可能性について議論したい。

タンパク質のアスパラギンに対する翻訳後修飾糖鎖であるN-グリカンは多様な構造を持ち、その構造に基づきタンパク質の機能を制御する。我々はN-グリカンの機能発現の分子基盤解明のために、その化学合成を行った。本研究では、コアフコース含有12糖およびバイセクティングGlcNAc含有8糖を合成した。我々のN-グリカン合成の特徴は、マイクロフロー反応を用いたフラグメントの実用的な供給、および収束的な合成ルートによるN-グリカン骨格の効率的な構築である。まず、マイクロフロー系でのα-シアリル化、β-マンノシル化、N-グリコシル化を検討した。これらの反応は厳密な反応条件の制御が必要であるが、マイクロフロー系を用いることで、大量に、再現性良く目的のグリコシル化体を得ることができた。さらに、ここで合成したフラグメントを収束的な合成ルートでカップリングし、糖鎖骨格を構築することで、短工程でのN-グリカンの合成に成功した。この際、反応性の低い大きなフラグメント間のグリコシル化をいかに効率よく進めるかが鍵となった。我々は、アミド基（NHAc）が分子間水素結合を形成して、反応性を下げており、これをイミド（NAc₂）保護することで、グリコシル化の反応性が大幅に向上することを見出した。また、エーテル溶媒を用いて中間体カチオンを配位安定化することで、低反応性のグリコシル化においても、高収率で目的物を得ることができた。加えて、保護基パターンの精査により、立体選択性の向上にも成功した。