HEPTOZĖS: SAVYBĖS, BIOLOGINĖ SVARBA, SINTEZĖ - BIOLOGIJA - 2025

Kad heptoses yra monosacharidų, turintys septynis anglies atomus, ir su į empirinę formulę C ₇ H ₁₄ O ₇ . Šie cukrūs, tokie kaip kiti monosacharidai, yra polihidroksilinti ir gali būti: aldoheptozės, turinčios aldehido funkciją prie anglies atomo, arba ketoheptozės, turinčios ketonų grupę prie anglies 2.

Heptozės sintetinamos metabolizmo keliais, tokiais kaip Kalvino fotosintezės ciklas ir neoksidacinė pentozės fosfato kelio fazė. Jie yra lipo-polisacharidų (LPS) sudedamosios dalys gramneigiamų bakterijų, tokių kaip Escherichia coli, Klebsiella sp., Neisseria sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Shigella sp., Ląstelių sienelėse ir Vibrio sp.

Šaltinis: Fvasconcellos

charakteristikos

Heptozės, panašios į heksozes, egzistuoja daugiausia cikliškai. Aldoheptozės turi penkis asimetrinius anglies atomus ir ciklo metu sudaro piranozę. Priešingai, ketoheptozės turi keturis asimetrinius anglies atomus, kur jie taip pat sudaro piranozes.

Labai dažna gyvų organizmų natūrali ketoheptozė yra sedoheptuliozė. Šis cukrus yra svarbus formuojant heksozės cukrų fotosintezėje ir angliavandenių apykaitoje gyvūnams.

Kai sedoheptuliozė kaitinama praskiestoje mineralinėje rūgštyje, susidaro pusiausvyros mineralų mišinys, kuriame 80% kristalizuojasi kaip 2,7-anhidro-β-D-altroheptulopiranozė, o 20% - sedoheptuliozė.

Cheminis heptozių nustatymas atliekamas sieros rūgštimi ir cisteinu, difenilaminu ir floroglicinoliu. Tam tikromis sąlygomis heptozę įmanoma atskirti nuo kitų cukrų. Jis netgi gali atskirti aldoheptozę ir ketoheptozę.

Daugelis aldoheptozių turi glicerolio D-mannoheptozės konfigūraciją. Heptozė kartu su aštuonių anglies keto-cukraus rūgštimi (3-deoksi-D-manno-2-oktulosono rūgštimi, Kdo cukrumi) yra struktūriniai LPS komponentai išorinėje bakterijų lipidų dvisluoksnės membranos dalyje. .

LPS gali būti išgaunamas naudojant 45% fenolio ir vandens mišinį. Tada heptozės ir KDO cukrus gali būti identifikuojami kolorimetriniu ir chromatografijos metodais.

Biologinė hepatozių svarba

Fotosintezės metu ir pentozės fosfato kelias

Chloroplasto stromoje randami fermentai, konvertuojantys triose fosfatą, glicerraldehido-3-fosfatą ir dihidroksiacetono fosfatą, pagamintą įsisavinant CO ₂ , į krakmolą. Triozinio fosfato susidarymas ir anglies atgavimas, norint vėl pradėti fiksuoti CO ₂ , yra du Kalvino ciklo etapai.

Anglies atgavimo etape aldolazė yra atsakinga už eritrozės 4-fosfato (keturių anglies metabolito (E4P)) ir dihidroksikiketono fosfato (trijų anglies metabolito) pavertimą sedoheptuliozės 1,7-bisfosfatu. .

Ši ketoheptoszė keliais etapais fermentiniu būdu katalizuojama į ribuliozės 1,5-bisfosfatą.

Ribuliozės 1,5-bisfosfatas yra pradinis Kalvino ciklo metabolitas. Kita vertus, sedoheptulozės 7-fosfato (S7P) biosintezė vyksta pentozės fosfato kelyje, kuris yra visuose gyvuose organizmuose. Tokiu atveju transketolazės veikimas paverčia dvi fosfato pentozės į S7P ir glicerraldehido-3-fosfatą (GAP).

Tada per du etapus, kuriuos katalizuoja transaldolazė ir transketolazė, S7P ir GAP paverčiami fruktozės-6-fosfatu ir GAP. Abu yra glikolizės metabolitai.

Lipo-polisachariduose (LPS)

Heptozės yra bakterijų kapsulės lipopolisahariduose ir polisachariduose. Enterobakterijų LPS struktūrinį motyvą sudaro lipidas A, kurį sudaro 2-amino-2-deoksi-D-gliukozės dimeris, sujungtas β - (1®6) ryšiu. Jis turi du fosfato esterius ir ilgosios grandinės riebalų rūgščių grupes.

Lipidas A yra sujungtas su centrine sritimi trijų cukrų Kdo ir ketodeoksi-oktulozono rūgšties tiltu, sujungtu glikozidiniais ryšiais (2®7). Šis regionas yra susijęs su L-glicerolio-D-mannoheptozės heptoze, turinčia alfa anomerinę konfigūraciją. Yra O-antigeninis regionas.

Šis struktūrinis motyvas yra gramneigiamose bakterijose, tokiose kaip Escherichia coli, Klebsiella sp., Yersinia sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Taip pat kitose patogeninėse bakterijose.

Yra heptozių variantų, apimančių skirtingas piranozių stereocentro konfigūracijas oligosachariduose, taip pat šoninių grandinių konfigūraciją polisachariduose. D-glicerolio-D-manno-heptopiranozilo yra Yersinia enterocolitica, Coxiella burnetti, Mannheimia haemolitica, Aeromonas hydrophila ir Vibrio salmonicida.

Heptozė D-glicerolis-D-mannoheptozė yra kaip šoninės grandinės vienetai Proteus ir Haemophilus influenzae padermių LPS išoriniame regione; ir kaip trumpos oligomerinės šoninės grandinės, sujungtos α - (1®3) arba α - (1®2), sujungtos su Klebsiella pneumonie LPS struktūriniu motyvu.

Vibrio cholerae padermėse O-antigeninis regionas turi D-glicerolio-D-manno-heptozės, turinčios abi anomerines konfigūracijas (alfa ir beta).

Bakterijų glikoproteinuose

Jo paviršiniai sluoksniai (S sluoksniai) yra sudaryti iš identiškų baltymų subvienetų, kurie jį dengia dvimatėje organizacijoje. Jie randami gramneigiamose ir gramneigiamose bakterijose ir archebaktikose. Šio sluoksnio baltymai turi glikopeptidus, kuriuos pailgina polisacharidų grandinės.

Aneurinibacillus thermoaerophilus, gramteigiamos bakterijos, glikoproteinai turi pasikartojančius disacharidų vienetus ®3) -Dglicero-β-D-mano-Hepp- (1®4) - α-L-Rhap- (1® S sluoksnyje.

Viena iš glikoproteinų funkcijų yra adhezija. Pavyzdžiui, yra glikoproteinas, kuris matavo sukibimą kaip autotransporterio baltymas (AIDA-I) E. coli padermėse. Glikoproteinų biosintezė vyksta glikozilo transferazėmis, tokiomis kaip heptosiltransferazė, kuriai reikia ADP glicerino-mannoheptozės.

Sintezė

Cheminė sintezė ir aktyvuoto heptozės fosfato bei heptozės nukleotido cheminių ir fermentinių metodų derinimas leido išaiškinti metabolizmo kelius, kuriuos mikroorganizmai naudoja šioms medžiagoms gaminti.

Daugybė sintezės metodų paruošia 6-epimerinę manno-heptozę L-glicerolio-D-manno-heptozės sintezei. Šie metodai yra pagrįsti grandinės pailginimu iš anomerinės anglies arba aldehido grupės, naudojant Grignardo reagentus. Glikozilinimas atliekamas esant acilo apsauginėms grupėms.

Tokiu būdu yra stereokontrolė, išlaikanti α-anomerinę konfigūraciją. Anomeriniai tioglikozidai ir trichloracetimidato dariniai tarnauja kaip heptosilo grupės donorai. Naujausios procedūros apima selektyvų β-heptosidų ir 6-deoksi-heptosidų darinių susidarymą.

Aktyvuota heptozės-nukleotido biosintezė prasideda nuo sedoheptulozės 7-fosfato, kuris paverčiamas D-glicerolio-D-mannoheptozės 7-fosfatu. Buvo pasiūlyta fosfomutazė, kad susidarytų anomerinis heptosilfosfatas. Tada heptosilo transferazė katalizuoja ADP D-glicerolio-D-mannoheptozės susidarymą.

Galiausiai epimerazė keičia ADP D-glicerolio-D-manno-heptozės konfigūraciją į ADP L-glicerido-D-manno-heptozę.

Be to, siekiant išsiaiškinti šių fermentų katalizės mechanizmus, buvo atlikti cheminiai tyrimai. Pavyzdžiui, jie naudoja benzilintą benzil mannopiranozidą, kuris oksiduojamas, kad gautų manurono darinį.

Apdorojimas druskos rūgštimi manurono darinį paverčia diazoketonu. Apdorojant diazobenzilfosforu, gaunamas L-glicerolio-7-fosfato ir D-glicerio-7-fosfato mišinys.

Nuorodos

1. Collins, PM 2006. Angliavandenių žodynas naudojant kompaktinį diską. „Chapman & Hall“ / CRC, Boca Raton.
2. Cui, SW 2005. Maisto angliavandeniai: chemija, fizinės savybės ir pritaikymas. „CRC Press“, Boca Raton.
3. Ferrier, RJ 2000. Angliavandenių chemija: monosacharidai, disacharidai ir specifiniai oligosacharidai. Karališkoji chemijos draugija, Kembridžas.
4. Hofstad, T. 1974. Heptozės ir 2-keto-3-deoksi-oktonato pasiskirstymas Bacteroidaceae. Journal of General Microbiology, 85, 314–320
5. Kosma, P. 2008. Bakterijų heptozių atsiradimas, sintezė ir biosintezė. Dabartinė organinė chemija, 12, 1021-1039.
6. Nelsonas, DL, Cox, MM 2017. Lehningerio biochemijos principai. WH Freeman, Niujorkas.
7. Pigmanas, W. 1957. Angliavandeniai: chemija, biochemija, fiziologija. Academic Press, Niujorkas.
8. Pigman, W., Horton, D. 1970. Angliavandeniai: chemija ir biochemija. Academic Press, Niujorkas.
9. Sinnott, ML 2007. Angliavandenių chemija ir biochemijos struktūra ir mechanizmas. Karališkoji chemijos draugija, Kembridžas.
10. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Angliavandeniai: gyvybiškai svarbios molekulės. Elsevieras, Amsterdamas.
11. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biochemijos pagrindai - gyvenimas molekuliniame lygmenyje. Vilis, Hobokenas.