TREHALOZĖ: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Trehalozės yra disacharidas, susidedantis iš dviejų gliukozės α-D-randamas daugelyje vabzdžių, grybų ir mikroorganizmų, bet negali būti susintetinti stuburinių. Kaip sacharozė, jis yra nesumažinantis disacharidas ir gali sudaryti paprastus kristalus.

Trehalozė yra mažai saldinantis angliavandenis, labai gerai tirpsta vandenyje ir naudojama kaip energijos šaltinis bei daugelio vabzdžių chitino egzoskeleto formavimui. Tai yra įvairių vabzdžių ir mikroorganizmų, kurie jį sintezuoja, ląstelių membranų dalis.

„Haworth“ atstovas „Trehalose“ (Šaltinis: „Fvasconcellos“, 2007 m. Balandžio 17 d. 18:56 (UTC) per „Wikimedia Commons“)

Jis naudojamas maisto pramonėje kaip stabilizatorius ir drėkinamosios medžiagos. Jo yra cukranendrių sultyse kaip produktas, susidarantis po cukranendrių pjaustymo, ir jis yra ypač stabilus kaitinant ir rūgščioje terpėje.

Žmogaus žarnyne dėl fermento trehalazės (esančios plonojoje žarnoje) trehalozė suskaidoma į gliukozę, kuri absorbuojama kartu su natriu. Trehalazės nebuvimas sukelia grybų netoleravimą.

Charakteristikos ir struktūra

Trehalozę Wiggers 1832 m. Pirmą kartą apibūdino kaip nežinomą cukrų, esantį „rugių skalsėje“ (Claviceps purpurea) - nuodingame grybelyje.

Vėliau Berthelotas rado jį vabalo, pavadinto Larinus Maculata, kokonuose, paprastai vadinamu trehala, kokonuose. Taigi tada kilęs vardas trehalozė.

Trehalozė (α-D-gliukopiranozil-α-D-gliukopiranozidas) yra nesumažinantis disacharidas, kuriame du D-gliukozių likučiai yra sujungti vienas su kitu per anomerinį vandenilį. Trehalozė yra plačiai paplitusi augaluose, mielėse, vabzdžiuose, grybuose ir bakterijose, tačiau jos nėra randama stuburiniuose.

Chitinas vabzdžių egzoskelete susidaro iš UDP-N-acetilgliukozamino veikiant glikoziltransferazei, vadinamai chitino sintetaze. Vabzdžiuose UDP-N-acetil-gliukozaminas sintetinamas iš trehalozės.

Biosintezė

Yra penki pagrindiniai trehalozės biosintezės keliai, iš kurių trys yra labiausiai paplitę.

Pirmasis aprašytas mielėse ir apima UDP-gliukozės ir gliukozės 6-fosfato kondensaciją gliukozililtransferazės trehalozės 6-fosfato sintetazės būdu, kad būtų gautas trehalozės 6-fosfatas ir hidrolizuojami fosforo rūgšties esteriai trehalozės 6-fosfato fosfatazės pagalba.

Antrasis būdas pirmą kartą aprašytas Pimelobacter genties rūšims ir apima maltozės pavertimą trehaloze - reakciją, katalizuojamą fermento trehalozės sintetazės, transgliukozidazės.

Trečiasis būdas aprašytas skirtingose ​​prokariotų genose ir apima malto-oligosacharido galutinio maltozės likučio izomerizaciją ir hidrolizę, veikiant fermentų serijai gaminti trehalozę.

Nors dauguma organizmų trehalozės formavimui naudoja tik vieną iš šių būdų, mikobakterijos ir korinebakterijos naudoja visus tris trehalozės sintezės kelius.

Trehalozė hidrolizuojama gliukozido hidrolaze, vadinama trehaloze. Nors stuburiniai gyvūnai nesintezuoja trehalozės, ji gaunama žarnyne prarijus ir yra hidrolizuota trehalozės.

Pramonėje trehalozė fermentiniu būdu sintetinama iš kukurūzų krakmolo substrato, naudojant Arthrobacter Ramosus fermentus malto-oligosil-trehalozės sintetazę ir malto-oligosil-trehalozės hidroksilazę.

funkcijos

Apibūdintos trys pagrindinės trehalozės biologinės funkcijos.

1- Kaip anglies ir energijos šaltinis.

2 - kaip apsauga nuo streso (sausros, dirvožemio druskingumas, šiluma ir oksidacinis stresas).

3 - kaip signalinė arba reguliuojanti augalų metabolizmo molekulė.

Palyginti su kitais cukrumi, trehalozė turi daug didesnį sugebėjimą stabilizuoti membranas ir baltymus nuo dehidratacijos. Be to, trehalozė apsaugo ląsteles nuo oksidacinio ir kaloringo streso.

Kai kurie organizmai gali išgyventi net praradę iki 90% savo vandens kiekio, ir šis gebėjimas daugeliu atvejų yra susijęs su dideliu trehalozės kiekiu.

Pavyzdžiui, esant lėtai dehidratacijai, nematodas Aphelenchus avenae daugiau kaip 20% savo sauso svorio paverčia trehaloze, o jo išgyvenimas yra susijęs su šio cukraus sinteze.

Atrodo, kad trehalozės gebėjimas veikti kaip ląstelių membranų lipidų dvigubo sluoksnio gynėjas yra susijęs su unikalia jo struktūra, leidžiančia membranoms išlaikyti skysčius. Tai apsaugo nuo membranos fazių suliejimo ir atskyrimo, todėl neleidžia plyšti ir ardyti.

Clam tipo trehalozės (dvigeldžių), susidarančių iš dviejų cukraus žiedų, nukreiptų vienas į kitą, struktūrinė konformacija leidžia apsaugoti baltymus ir daugelio fermentų aktyvumą. Trehalozė dehidratacijos metu gali sudaryti nekristalines stiklines struktūras.

Trehalozė yra svarbus plačiai paplitęs disacharidas, ji taip pat yra daugelio oligosacharidų, esančių bestuburiuose augaluose ir gyvūnuose, struktūros dalis.

Tai yra pagrindinis angliavandenis vabzdžių hemolimfoje ir greitai sunaudojamas intensyviai veiklai, pavyzdžiui, skraidant.

Funkcijos pramonėje

Maisto pramonėje jis naudojamas kaip stabilizuojantis ir drėkinantis agentas, jį galima rasti kvapiuose pieno gėrimuose, šaltose arbatose, perdirbtuose žuvies pagrindu pagamintuose produktuose ar miltelių produktuose. Ji taip pat naudojama farmacijos pramonėje.

Jis naudojamas šaldytam maistui apsaugoti ir, būdamas stabilus temperatūros pokyčiams, apsaugoti nuo tamsios gėrimų spalvos pasikeitimo. Jis taip pat naudojamas kvapams slopinti.

Dėl savo didelės drėkinamosios galios ir baltymų apsauginės funkcijos jis yra įtrauktas į daugelį odos ir plaukų priežiūros priemonių.

Pramonėje jis taip pat naudojamas kaip saldiklis, pakeičiantis cukrų konditerijos gaminiuose ir kepiniuose, šokoladą ir alkoholinius gėrimus.

Eksperimentinės biologinės funkcijos

Su eksperimentiniais gyvūnais atlikti kai kurie tyrimai parodė, kad trehalozė gali suaktyvinti geną (3 aloksą), kuris pagerina jautrumą insulinui, sumažina gliukozės kiekį kepenyse ir padidina riebalų metabolizmą. Šie tyrimai, atrodo, rodo pažadą ateityje gydyti nutukimą, riebalines kepenis ir II tipo diabetą.

Kiti darbai parodė tam tikrus trehalozės naudojimo eksperimentiniams gyvūnams pranašumus, pavyzdžiui, makrofagų aktyvumo padidėjimas, siekiant sumažinti ateromatozines plokšteles ir taip „išvalyti arterijas“.

Šie duomenys yra labai svarbūs, nes jie ateityje leis veiksmingai paveikti kai kurių labai dažnų širdies ir kraujagyslių ligų prevenciją.

Nuorodos

1. Crowe, J., Crowe, L., ir Chapman, D. (1984). Membranų išsaugojimas anhidrobiotiniuose organizmuose: trehalozės vaidmuo. Mokslas, 223 (4637), 701–703.
2. Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., & Carroll, D. (2003). Nauji įžvalgos apie trehalozę: daugiafunkcė molekulė. Glikobiologija, 13 (4), 17–27.
3. Finchas, P. (1999). Angliavandeniai: struktūros, sintezė ir dinamika. Londonas, JK: „Springer-Science + Business Media“, BV
4. Stick, R. (2001). Angliavandeniai. Saldūs gyvenimo molekulės. Akademinė spauda.
5. Stick, R., & Williams, S. (2009). Angliavandeniai: būtiniausi gyvenimo molekulės (2-asis leidimas). Elsevier.