四乙酰基叠氮乙酰甘露糖胺
[CAS# 361154-30-5]

基本信息

• 产品分类: 无机化工 >> 无机盐 >> 氢化物、氮化物、叠氮化物 >> 叠氮化物
• 英文名: N-Azidoacetylmannosamine-tetraacylated
• 别名: ManNaz; Ac4ManNAz; [(2R,3S,4R,5S)-3,4,6-triacetyloxy-5-[(2-azidoacetyl)amino]oxan-2-yl]methyl acetate
• 产品名称: 四乙酰基叠氮乙酰甘露糖胺
• 分子式: C₁₆H₂₂N₄O₁₀
• 分子量: 430.37
• CAS 登录号: 361154-30-5
• 分子行输入简码SMILES: CC(=O)OC[C@@H]1[C@H]([C@@H]([C@@H](C(O1)OC(=O)C)NC(=O)CN=[N+]=[N-])OC(=O)C)OC(=O)C

安全数据

• 危险品标志: GHS02;GHS07 Danger
• 危害标签: H228-H315-H319
• 防护标签: P240-P210-P241-P264-P280-P302+P352-P370+P378-P337+P313-P305+P351+P338-P362+P364-P332+P313
• 危险品运输编号: UN 1325

发现和应用

N-叠氮乙酰甘露糖胺四酰化物是N-乙酰甘露糖胺 (ManNAc) 的合成衍生物，而N-乙酰甘露糖胺是一种常用于哺乳动物细胞唾液酸生物合成的单糖。该修饰化合物含有一个叠氮基取代氮位上的乙酰基，并包含四个酰基（通常是短链脂肪酸），可增加膜通透性。其化学名称为全乙酰化N-叠氮乙酰甘露糖胺，在文献中通常称为Ac₄ManNAz。

N-叠氮乙酰甘露糖胺四酰化的发现和开发源于20世纪90年代末和21世纪初的代谢糖工程研究。该领域旨在利用聚糖的生物合成途径引入细胞中天然存在的化学基团。叠氮基团因其较小的分子量和生物正交反应性而被选中——这意味着它不会干扰天然的生化过程——这使得它适用于特定的化学标记反应，例如施陶丁格配位反应或铜催化叠氮-炔烃环加成反应 (CuAAC)，俗称“点击化学”。

为了将叠氮基团引入细胞聚糖，研究人员开发了 Ac₄ManNAz 等衍生物，由于乙酰基的存在，它们可以被动扩散穿过细胞膜。一旦进入细胞，细胞内酯酶就会去除乙酰基，释放出糖进行代谢。脱乙酰化的 N-叠氮乙酰甘露糖胺通过唾液酸生物合成途径被加工，并被掺入唾液酸糖复合物中，尤其是糖蛋白和糖脂。由此产生的叠氮官能化的唾液酸出现在细胞表面，从而实现生物正交标记。

该策略在细胞表面聚糖研究中得到了显著应用，使科学家能够高特异性地标记和可视化活细胞中的糖蛋白。通过将叠氮化物部分与含荧光炔烃的探针反应，研究人员可以实时监测动态糖基化事件。该技术已用于研究一系列生物现象，包括细胞信号传导、癌症进展和免疫细胞相互作用。

该化合物还用于靶向药物递送和成像。通过将叠氮化物标记的聚糖引入特定细胞群，可以选择性地递送或可视化与互补炔烃基团偶联的治疗剂或造影剂。尤其值得一提的是，这种方法已在癌症领域得到探索，其中异常的糖基化模式为肿瘤成像或治疗提供了选择性靶点。

除了在哺乳动物细胞系统中的应用外，N-叠氮乙酰甘露糖胺四酰化物还已用于微生物和干细胞研究。它可作为探测各种生物系统中糖结构和动力学的通用工具。其与无毒标记条件的兼容性使其在体内成像和代谢追踪研究中具有重要价值。

N-叠氮乙酰甘露糖胺四酰化的合成涉及多个步骤，通常以甘露糖胺（ManNAc）为起始原料。羟基被酰化，乙酰氨基被叠氮乙酰氨基取代。这种修饰保留了可被天然生物合成酶加工的能力，从而确保其代谢掺入唾液酸化结构中。

因此，N-叠氮乙酰甘露糖胺四酰化是一种广泛应用于化学生物学的试剂，能够对生物系统中的糖蛋白和其他糖复合物进行选择性和非侵入性标记。它的开发标志着糖基化研究的一项关键进展，并且仍然是现代代谢标记技术研究中的核心。

参考文献

2017. Physiological Effects of Ac4ManNAz and Optimization of Metabolic Labeling for Cell Tracking. Theranostics, 7(5).
DOI: 10.7150/thno.17711

2017. Selective In Vivo Metabolic Cell Labeling Mediated Cancer Targeting. Nature Chemical Biology, 13(4).
DOI: 10.1038/nchembio.2297

2019. Exploiting metabolic glycoengineering to advance healthcare. Nature Reviews Chemistry, 3(9).
DOI: 10.1038/s41570-019-0126-y