UDP-6-Biotinyl-GalNAc 的分子結構由 尿苷二磷酸（UDP）、N-乙酰半乳糖胺（GalNAc） 和 生物素（Biotin） 三部分組成，具體結構特點如下：

1. 尿苷二磷酸（UDP）部分：

• 作為糖基供體，UDP 是糖核苷酸的核心結構，包含尿嘧啶、核糖和兩個磷酸基團。

• 在糖基轉移反應中，UDP 提供糖單元（GalNAc），并通過磷酸基團與酶結合，參與糖鏈的延伸。

2. N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）部分：

• GalNAc 是糖基受體，其結構為 β-D-吡喃半乳糖胺的 N-乙酰化衍生物。

• 在 UDP-6-Biotinyl-GalNAc 中，GalNAc 的 6 位羥基被生物素修飾，形成糖苷鍵。

3. 生物素（Biotin）部分：

• 生物素通過一個柔性鏈（如 ε-氨基己酸酰肼基）連接到 GalNAc 的 6 位羥基上。

• 生物素分子包含一個咪唑酮環和一個噻吩環，通過尿素橋連接，形成與鏈霉親和素（streptavidin）或親和素（avidin）高親和力結合的結構域。

結構式：

結構式描述

UDP-6-Biotinyl-GalNAc 的結構可描述為：

• UDP 部分：位于分子一端，通過磷酸酯鍵與 GalNAc 的 1 位碳原子相連。

• GalNAc 部分：作為中心骨架，其 6 位碳原子通過糖苷鍵連接生物素修飾基團。

• 生物素部分：位于分子另一端，通過柔性鏈與 GalNAc 相連，保持生物素與鏈霉親和素結合的活性構象。

結構特點與功能關系

1. 糖基轉移反應活性：

• UDP 作為糖基供體，為糖基轉移酶提供能量和糖單元，驅動糖鏈的合成。

• GalNAc 的 6 位羥基被生物素修飾后，仍保留作為糖基受體的活性，可被特定糖基轉移酶識別并轉移。

2. 高親和力標記：

• 生物素與鏈霉親和素的結合常數（Kd）極低（約 10?1? M），使得 UDP-6-Biotinyl-GalNAc 標記的糖鏈可通過鏈霉親和素包被的磁珠或酶標板高效捕獲。

• 柔性鏈的設計減少了空間位阻，確保生物素與鏈霉親和素的結合不受糖鏈結構的影響。

3. 生物合成與工業應用：

• UDP-6-Biotinyl-GalNAc 的生物合成可通過化學合成或酶促反應實現。化學合成需精確控制生物素修飾基團的連接位置和立體構型；酶促反應則利用生物素連接酶等工具，實現高效、特異的生物素化。

• 在工業生產中，可通過構建重組微生物體系（如大腸桿菌或酵母細胞），利用代謝工程策略優化 UDP-6-Biotinyl-GalNAc 的產量和純度。

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