FUKOZA: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, FUNKCIJE - KEMIJA - 2024

Fukoza (skraćeno FUC) ili 6-deoksi-L-galaktoza monosaharid djelomično deoksigenirani (deoksišećerne) od šest atoma ugljika s na empirijsku formulu C _C6 H ₁₂ O ₅. Kao i drugi monosaharidi, to je i polihidrični šećer.

Kad se hidroksilna skupina zamijeni s vodikovim atomom, dobiva se deoksisugar. Iako bi teoretski ta zamjena mogla utjecati na bilo koju hidroksilnu skupinu bilo kojeg monosaharida, u prirodi postoji malo raznolikosti deoksišigara.

Izvor: Edgar181

Neki deoksisugari su: 1) deoksiriboza (2-deoksi-D-riboza), izvedena iz D-riboze, koja je dio DNK; 2) ramnoza (6-D-deoksimannoza), izvedena iz D-manoze; 3) fukoza, izvedena iz L-galaktoze. Potonji je češći od D-fukoze, izveden iz D-galaktoze.

Karakteristike i struktura

Fukoza je poznata i pod nazivima 6-deoksi-galakto-heksoza, fukopiranoza, galaktometiloza i rodeoza.

Iako se obično nalazi u stvaranju polisaharida i glikoproteina, izolirani kao monosaharid slađi je od galaktoze. To je zbog činjenice da zamjena hidroksilne skupine vodikovim atomom povećava hidrofobni karakter, a samim tim i slatkoću molekule.

Hidroksilne skupine fukoze mogu proći iste reakcije kao i ostali šećeri, stvarajući širok izbor acetala, glikozida, etera i estera.

Fukozilirana biomolekula je ona na koju se djelovanjem fukoziltransferaze molekule fukoze pripoje glikozidnim vezama. Kad se hidroliza glikozidnih veza dogodi djelovanjem fukozidaze, čime se odvoji fukoza, kaže se da je biomolekula defukozilirana.

Kako su glukani fukozilirani, nastaju složeniji glukani zvani fukani, koji mogu ili ne moraju biti dio glikoproteina. Sulfatirani fukani su definirani kao oni polisaharidi koji sadrže sulfatirane ostatke L-fukoze. Tipične su za smeđe alge. Primjeri uključuju askofilan, sargasan i pelvetan.

Jedan od najbolje proučenih fukana je fukoidan, dobiven iz smeđe alge Fucus vesiculosus, koja je na tržištu (Sigma-Aldrich Chemical Company) već desetljećima.

Rasprostranjenost u prirodi

D-fukoza je prisutna u antibiotskim tvarima koje stvaraju mikrobi, te u biljnim glikozidima, kao što su konvolvulin, chartreusin, ledienozid i keirotoksin.

L-fukoza je sastojak polisaharida iz algi, listova šljive, lana, sjeme soje i kanjole, tragakanta gume, stijenki krumpirovih stanica, gomolja kasave, kivija, kora ceibe i mucigel kukuruza kaliptra, kao i druge biljke.

L-fukoza je također prisutna u jajima morskog ježa i u želatini koja štiti jajašca žabe.

U sisavaca, L-fukoza-fukani formiraju ligande koji djeluju na selektivno posredovanu leukocitno-endotelnu adheziju i sudjeluju u brojnim ontogenetskim događajima.

L-fukoza obiluje fukozfingolipidima gastrointestinalnog epitela i koštane srži, a pojavljuje se u malim udjelima u hrskavičnim i keratinskim strukturama.

U ljudi, fukani s L-fukozom dio su glikoproteina u slini i želučanim sokovima. Oni su također dio antigena koji definiraju ABO krvne grupe. Prisutni su u različitim oligosaharidima u majčinom mlijeku.

Metabolizam fukoze

Fukoziltransferaze koriste GDP-fukozu, oblik fukoze aktiviran nukleotidom, kao donator fukoze u stvaranju fukoziliranih oligosaharida.

GDP-fukoza se dobiva iz BNN-manoze uzastopnim djelovanjem dva enzima: BDP-manoza 4,6-dehidratataza i 3,5-epimeraza-4-reduktaza BDP-4-keto-6-deoksimanoza.

Koristeći kofaktor NADP +, prvi enzim katalizira dehidraciju BDP-manoze. Redukcijom položaja 6 i oksidacijom položaja 4 nastaje BDP-6-deoksi-4-keto-manoza (tijekom reakcije, hibrid se prenosi iz šećera 4 u položaj 6).

Drugi enzim, o kojem ovisi NADPH, katalizira epimerizaciju položaja 3 i 5 i smanjenje 4-keto skupine, BDP-6-deoksi-4-keto-manoze.

Bakterije mogu rasti koristeći fukozu kao jedini izvor ugljika i energije pomoću operona koji inducira fukozu i koji kodira kataboličke enzime za ovaj šećer.

Gornji postupak uključuje: 1) ulazak slobodne fukoze kroz stanični zid posredovan permeazom; 2) izomerizacija fukoze (aldoza) radi stvaranja fukuloze (ketoza); 3) fosforilacija fukuloze da bi se dobila fukuloza-1-fosfat; 4) reakcija aldolaze koja tvori laktaldehid i dihidroksiaceton fosfat iz fukuloze-1-fosfata.

Značajke

Uloga u raku

Među simptomima mnogih vrsta karcinoma tumora je prisutnost proteina vezanih glukanom koji se razlikuju po izmijenjenom sastavu oligosaharida. Prisutnost ovih nenormalnih glukana, među kojima se ističu fukani, povezana je s zloćudnošću i metastatskim potencijalom ovih tumora.

U karcinomu dojke, tumorske stanice uključuju fukozu u glikoproteine ​​i glikolipide. Fukoza doprinosi napredovanju ovog karcinoma, pogodujući aktiviranju matičnih stanica karcinoma, hematogenim metastazama i invaziji tumora preko izvanćelijskih matrica.

U karcinomu pluća i hepatokarcinogenezi povećana ekspresija fukoze povezana je s visokim metastatskim potencijalom i malom vjerojatnošću preživljavanja.

Suprotno tome, neki sulfatirani fukani su obećavajuće tvari u liječenju raka, kao što su utvrđene brojne in vitro studije s staničnim linijama karcinoma, uključujući one koji uzrokuju karcinom dojke, pluća, prostate, želuca, debelog crijeva i rektalnog karcinoma.

Uloga u drugim bolestima

Pojačana ekspresija fukana u serumskim imunoglobulinama povezana je s reumatoidnim artritisom za maloljetnike i odrasle.

Manjak adhezije leukocita II rijetka je kongenitalna bolest zbog mutacija koje mijenjaju aktivnost transportera FDP-fokoze FDP smještenog u Golgijevom aparatu.

Pacijenti pate od mentalne i psihomotorne retardacije i pate od ponavljajućih bakterijskih infekcija. Ova bolest povoljno reagira na oralne doze fukoze.

Biomedicinski potencijal

Sulfatirani fukani dobiveni iz smeđih algi važni su rezervoari spojeva s terapeutskim potencijalom.

Imaju protuupalna i antioksidacijska svojstva, inhibiraju migraciju limfocita na mjestima infekcije i pogoduju oslobađanju citokina. Povećavaju imunološki odgovor aktiviranjem limfocita i makrofaga.

Imaju antikoagulacijska svojstva. Pokazalo se da oralno pokazuje da inhibira agregaciju trombocita kod ljudskih pacijenata.

Imaju antibiotski i antiparazitni potencijal i inhibiraju rast želučane patogene bakterije Helicobacter pylori. Ubija parazite Plasmodium spp. (uzročnik malarije) i Leishmania donovani (uzročnik američke viscerotropne lišmanijoze).

Konačno, oni imaju snažna antivirusna svojstva, sprječavaju ulazak u stanicu nekoliko virusa od velikog značaja za zdravlje ljudi, uključujući Arenavirus, Citomegalovirus, Hantavirus, Hepadnavirus, HIV, virus herpes simpleksa i virus gripe.

Reference

1. Becker, DJ, Lowe, JB 2003. Fukoza: biosinteza i biološka funkcija kod sisavaca. Glikobiologija, 13, 41R-53R.
2. Deniaud-Bouët, E., Hardouin, K., Potin, P., Kloareg, B., Hervé, C. 2017. Pregled smeđih staničnih alga i sulfata polisaharida koji sadrže fukozu: kontekst stanične stijenke, biomedicinska svojstva i ključ istraživački izazovi Polimeri ugljikohidrata,
3. Cvijeće HM 1981. Kemija i biokemija D- i L-fukoze. Napredak u kemiji i biokemiji ugljikohidrata, 39, 279-345.
4. Listinsky, JJ, Siegal, GP, Listinsky, CM 2011. Nova važnost α -L-fukoze u karcinomu dojke kod ljudi: pregled. Am. J. Transl. Rez. 3, 292-322.
5. Murray, RK i sur. 2003. Harper-ova ilustrirana biokemija. McGraw-Hill, New York.
6. Pereira, L. 2018. Terapeutske i prehrambene upotrebe algi. CRC Press, Boca Raton.
7. Staudacher, E., Altmann, F., Wilson, IBH, März, L. 1999. Fukoza u N-glikanima: od biljke do čovjeka. Biochimica i Biophysica Acta, 1473, 216-236.
8. Tanner, W., Loewus, FA 1981. Biljni ugljikohidrati II. Izvanstanični ugljikohidrati. Springer, New York.
9. Vanhooren, PT, Vandamme, EJ 1999. L-fukoza: pojava, fiziološka uloga, kemijska, enzimska i mikrobna sinteza. Časopis za kemijsku tehnologiju i biotehnologiju, 74, 479-497.