FUCOSE: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS - CHEMIJA - 2025

Fukozė (sutrumpintai Fucal), arba 6-deoksi-L-galaktozės yra monosacharidas, iš dalies iš kurio pašalintas deguonis (deoxysugar) iš šešių anglies atomų, su į empirinę formulę C ₆ H ₁₂ O ₅ . Kaip ir kiti monosacharidai, tai yra daugiarūšis cukrus.

Kai hidroksilo grupė yra pakeista vandenilio atomu, gaunamas deoksicukras. Nors teoriškai šis pakeitimas gali paveikti bet kokio monosacharido hidroksilo grupę, gamtoje deoksisukrų nėra daug.

Šaltinis: Edgar181

Kai kurie dezoksirukcionai yra: 1) dezoksiribozė (2-deoksi-D-ribozė), gauta iš D-ribozės, kuri yra DNR dalis; 2) ramnozė (6-D-deoksimannozė), gauta iš D-mannozės; 3) fukozė, gauta iš L-galaktozės. Pastarasis yra labiau paplitęs nei D-fukozė, gauta iš D-galaktozės.

Charakteristikos ir struktūra

Fukozė taip pat žinoma pavadinimais 6-deoksi-galaktoheksozė, fukopiranozė, galaktometilozė ir rodeozė.

Nors paprastai randamas formuojant polisacharidus ir glikoproteinus, jis išskiriamas kaip monosacharidas, tačiau yra saldesnis nei galaktozė. Taip yra dėl to, kad hidroksilo grupės pakeitimas vandenilio atomu padidina hidrofobinį pobūdį ir dėl to molekulės saldumą.

Fukozės hidroksilo grupės gali reaguoti į tas pačias reakcijas kaip ir kiti cukrūs, gamindamos daugybę įvairių acetalų, glikozidų, eterių ir esterių.

Fukozilinta biomolekulė yra ta, prie kurios, veikdami fukosiltransferazę, fukozės molekulės buvo prijungtos per glikozidinius ryšius. Kai glikozidinių ryšių hidrolizė vyksta veikiant fukozidazei, tokiu būdu atskiriant fukozę, teigiama, kad biomolekulė yra defukosilinta.

Kadangi gliukanai yra fukosilinami, susidaro sudėtingesni gliukanai, vadinami fuanais, kurie gali būti glikoproteinų dalis. Sulfatuoti fuanai yra apibrėžiami kaip tie polisacharidai, kuriuose yra sulfatuotų L-fukozės liekanų. Jie būdingi rudiesiems dumbliams. Pavyzdžiai yra asofilanas, sargasanas ir pelvetanas.

Vienas iš geriausiai ištirtų fuanų yra fukoidas, gaunamas iš rudųjų dumblių Fucus vesiculosus, kurie rinkoje („Sigma-Aldrich Chemical Company“) buvo jau dešimtmečius.

Pasiskirstymas gamtoje

D-fukozės yra antibiotikų, gaminamų mikrobų, ir augalų glikozidų, tokių kaip konvolvulinas, chartreusinas, ledienozidas ir keirotoksinas, sudėtyje.

L-fukozė yra dumblių, slyvų lapų, linų, sojos ir rapsų sėklų, tragakanto dantenų, bulvių ląstelių sienelių, maniokų gumbų, kivių, polisacharidų sudedamoji dalis, ceiba žievė ir kukurūzų kalipsės gleivinė, taip pat kiti augalai.

L-fukozės taip pat yra jūrų ežių kiaušiniuose ir želatinoje, saugančioje varlių kiaušinius.

Žinduoliuose L-fukozės-fukanai sudaro ligandus, veikiančius seleino sukeltą leukocitų ir endotelio adheziją, ir dalyvauja daugelyje ongenetinių įvykių.

L-fukozės gausu virškinimo trakto epitelio ir kaulų čiulpų fosfingolipiduose ir nedidelėmis dalimis yra kremzlių ir keratininių struktūrų.

Žmonėms L-fukozės fukanai yra seilių ir skrandžio sulčių glikoproteinų dalis. Jie taip pat yra antigenų, apibrėžiančių ABO kraujo grupes, dalis. Jų yra įvairiuose oligosachariduose motinos piene.

Fukozės metabolizmas

Fukoziltransferazės kaip fukozės donoras konstruodamos fukozilintus oligosacharidus naudoja GDP-fukozę, nukleotidų suaktyvinamą fukozės formą.

BVP fukozė gaunama iš BVN manozės, paeiliui veikiant dviem fermentams: BVP-manozės 4,6-dehidratazei ir GDP-4-keto-6-deoksimanozės 3,5-epimerazei-4-reduktazei.

Naudojant NADP + kofaktorių, pirmasis fermentas katalizuoja GDP-mannozės dehidrataciją. Sumažinus 6 padėtį ir oksidavus 4 padėtį, gaunama GDP-6-deoksi-4-keto-mannozė (reakcijos metu hibridas iš cukraus perkeliamas iš 4 į 6 padėtį).

Antrasis fermentas, nuo NADPH priklausantis, katalizuoja 3 ir 5 padėčių epimerizaciją ir 4-keto grupės redukciją - GDP-6-deoksi-4-keto-mannozę.

Bakterijos gali augti, naudodamos fukozę kaip vienintelį anglies ir energijos šaltinį, naudodamos fukozės sukeltą operoną, koduojantį šio cukraus katabolinius fermentus.

Aukščiau aprašytas procesas apima: 1) laisvos fukozės patekimą per ląstelės sienelę, kurią perimeta; 2) fukozės (aldozės) izomerizacija, siekiant gauti fukozę (ketozę); 3) fukozės fosforilinimas, siekiant gauti fukozės-1-fosfatą; 4) aldolazės reakcija, kad iš fukuliozės-1-fosfato susidarytų laktaldehidas ir dihidroksiacetono fosfatas.

funkcijos

Vaidmuo sergant vėžiu

Tarp daugelio rūšių vėžinių navikų simptomų yra baltymai, sujungti su gliukanais, kurie išsiskiria pakitusia oligosacharido kompozicija. Šių nenormalių gliukanų, tarp kurių išsiskiria fuanai, buvimas susijęs su šių navikų piktybiniu naviku ir metastazavimu.

Sergant krūties vėžiu, naviko ląstelės sujungia fukozę į glikoproteinus ir glikolipidus. Fukozė prisideda prie šio vėžio progresavimo, palankios vėžio kamieninių ląstelių aktyvacijai, hematogeninei metastazei ir navikų invazijai per tarpląstelines matricas.

Plaučių karcinomos ir hepatokarcinogenezės metu padidėjusi fukozės ekspresija yra susijusi su dideliu metastazavimo potencialu ir maža išgyvenimo tikimybe.

Kai kurie sulfatuoti fianai, priešingai, yra perspektyvios medžiagos gydant vėžį, kaip nustatyta daugybėje in vitro tyrimų su vėžio ląstelių linijomis, įskaitant tuos, kurie sukelia krūties, plaučių, prostatos, skrandžio, storosios žarnos ir tiesiosios žarnos vėžį.

Vaidmuo sergant kitomis ligomis

Padidėjusi fukanų ekspresija serumo imunoglobulinuose buvo susijusi su nepilnamečių ir suaugusiųjų reumatoidiniu artritu.

II leukocitų adhezijos trūkumas yra reta įgimta liga, atsirandanti dėl mutacijų, kurios keičia FDP fukozės pernešėjo, esančio Golgi aparate, aktyvumą.

Pacientai kenčia nuo protinio ir psichomotorinio atsilikimo, pasikartojančių bakterinių infekcijų. Ši liga teigiamai reaguoja į geriamas fukozės dozes.

Biomedicinos potencialas

Iš rudųjų dumblių gauti sulfatiniai fuanai yra svarbūs terapinį potencialą turinčių junginių rezervuarai.

Jie pasižymi priešuždegiminėmis ir antioksidacinėmis savybėmis, slopina limfocitų migraciją infekcijos vietose ir skatina citokinų išsiskyrimą. Jie padidina imuninį atsaką, aktyvuodami limfocitus ir makrofagus.

Jie turi antikoaguliantų savybių. Įrodyta, kad jie slopina trombocitų agregaciją žmonėms.

Jie turi antibiotikų ir antiparazitinį poveikį ir slopina skrandyje patogeninės bakterijos Helicobacter pylori augimą. Žudo parazitus Plasmodium spp. (sukėlėjas maliarijos) ir Leishmania donovani (sukėlėjas Amerikos viscerotropinės leišmaniozės sukėlėjas).

Galiausiai, jie pasižymi stipriomis antivirusinėmis savybėmis, slopindami kelių žmogaus sveikatai svarbių virusų, įskaitant arenos virusą, citomegalo virusą, Hantavirusą, Hepadnavirusą, ŽIV, herpes simplex virusą ir gripo virusą, patekimą į ląstelę.

Nuorodos

1. Beckeris, DJ, Lowe, JB 2003. Fucose: žinduolių biosintezė ir biologinė funkcija. Glikobiologija, 13, 41R-53R.
2. Deniaud-Bouët, E., Hardouin, K., Potin, P., Kloareg, B., Hervé, C. 2017. Apžvalga apie rudų dumblių ląstelių sienas ir fukozę turinčius sulfatinius polisacharidus: ląstelių sienos kontekstas, biomedicininės savybės ir raktas tyrimų iššūkiai Angliavandenių polimerai, http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.07.082.
3. Gėlės HM 1981. D- ir L-fukozės chemija ir biochemija. Angliavandenių chemijos ir biochemijos pažanga, 39, 279–345.
4. Listinsky, JJ, Siegal, GP, Listinsky, CM 2011. Kylanti α-L-fukozės svarba žmogaus krūties vėžiui: apžvalga. Am. J. Transl. Res., 3, 292-322.
5. Murray, RK ir kt. 2003. Harperio iliustruota biochemija. McGraw-Hill, Niujorkas.
6. Pereira, L. 2018. Dumblių terapinis ir mitybos panaudojimas. „CRC Press“, Boca Raton.
7. Staudacher, E., Altmann, F., Wilson, IBH, März, L. 1999. Fukozė N-glikanuose: nuo augalo iki žmogaus. Biochimica et Biophysica Acta, 1473, 216–236.
8. Tanner, W., Loewus, FA 1981. Augaliniai angliavandeniai II. Tarpląsteliniai angliavandeniai. „Springer“, Niujorkas.
9. Vanhooren, PT, Vandamme, EJ 1999. L-fukozė: atsiradimas, fiziologinis vaidmuo, cheminė, fermentinė ir mikrobų sintezė. Cheminės technologijos ir biotechnologijos žurnalas, 74, 479-497.