ФУКОЗА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ - ХЕМИЈА - 2025

Фукоза (скраћено Фуц), или 6-деокси-Л галактоза је моносахарида делимично деоксидовану (дезокси шећер) шест угљеника са на емпиријском формулом Ц ₆ Х ₁₂ О ₅ . Као и други моносахариди, то је и полихидрични шећер.

Када је хидроксилна група замењена атомом водоника, добија се деоксисугар. Иако би теоретски та замена могла да утиче на било коју хидроксилну групу било којег моносахарида, у природи постоји мало различитих деозоизгара.

Извор: Едгар181

Неки деоксисугари су: 1) деоксирибоза (2-деокси-Д-рибоза), изведена из Д-рибозе, која је део ДНК; 2) рамноза (6-Д-деоксиманноза), изведена из Д-манозе; 3) фукоза, изведена из Л-галактозе. Последња је чешћа од Д-фукозе, изведена из Д-галактозе.

Карактеристике и структура

Фукоза је такође позната по именима 6-деокси-галакто-хексоза, фукопираноза, галактометилоза и родеоза.

Иако се обично налази у формирању полисахарида и гликопротеина, изоловани као моносахарид слађи су од галактозе. То је због чињенице да замјена хидроксилне групе водиковим атомом повећава хидрофобни карактер, а самим тим и слаткоћу молекула.

Хидроксилне групе фукозе могу бити подвргнуте истим реакцијама као и остали шећери, стварајући широк спектар ацетала, гликозида, етера и естера.

Фукозилирана биомолекула је она на коју су, дејством фукозилтрансферазе, везани молекули фукозе везани преко гликозидних веза. Када се хидролиза гликозидних веза одвија дејством фукозидазе, чиме се одваја фукоза, каже се да је биомолекула дефукозилирана.

Како су глукани фукозилирани, настају сложенији глукани звани фукани, који могу или не морају бити дио гликопротеина. Сулфатирани фукани се дефинишу као они полисахариди који садрже сулфатне остатке Л-фукозе. Типичне су за смеђе алге. Примери укључују аскофилан, саргасан и пелветан.

Један од најбоље проучених фукана је фукоидан, добијен из смеђе алге Фуцус весицулосус, која је на тржишту (Сигма-Алдрицх Цхемицал Цомпани) већ деценијама.

Распрострањеност у природи

Д-фукоза је присутна у антибиотским супстанцама које производе микроби и у биљним гликозидима, као што су конволвулин, цхартреусин, ледиенозид и кеиротоксин.

Л-фукоза је састојак полисахарида из алги, лишћа шљиве, лана, соје и сјемена кањоле, гума трагакант, зидова ћелија кромпира, гомоља касаве, кивија, кора цеибе и муцигел кукурузне калиптра, као и друге биљке.

Л-фукоза је такође присутна у јајима морског јежа и у желатини која штити јајашца жабе.

У сисара, фукани са Л-фукозом формирају лиганде који делују на адекватну леукоцитно-ендотелну адхезију посредовану селектомом и учествују у бројним онтогенетским догађајима.

Л-фукоза обилује фукосфинголипидима гастроинтестиналног епитела и коштане сржи, а појављује се у малим размерама у хрскавичним и кератинским структурама.

У људи, фукани с Л-фукозом су део гликопротеина у слини и желудачним соковима. Такође су део антигена који дефинишу крвне групе АБО. Присутни су у различитим олигосахаридима у мајчином млеку.

Метаболизам фукозе

Фукозилтрансферазе користе ГДП-фукозу, облик фукозе активиран нуклеотидом, као донатор фукозе у стварању фукозилираних олигосахарида.

ГДП-фукоза је добијена из ГДП-манозе узастопним деловањем два ензима: БДП-маноза 4,6-дехидрататаза и 3,5-епимераза-4-редуксасаза-БДП-4-кето-6-деоксиманоза.

Користећи кофактор НАДП +, први ензим катализира дехидрацију ГДП-манозе. Редукцијом положаја 6 и оксидацијом положаја 4 настаје ГДП-6-деокси-4-кето-маноза (током реакције, хибрид се преноси из шећера 4 у положај 6).

Други ензим, који је зависан од НАДПХ, катализује епимеризацију позиција 3 и 5 и смањење 4-кето групе, ГДП-6-деокси-4-кето-манозе.

Бактерије могу расти користећи фукозу као једини извор угљеника и енергије помоћу оперона који индукује фукозу и који кодира катаболичке ензиме за овај шећер.

Горњи поступак укључује: 1) улазак слободне фукозе кроз ћелијски зид посредован пермезом; 2) изомеризација фукозе (алдоза) да би створила фукулозу (кетозу); 3) фосфорилација фукулозе да би се добила фукулоза-1-фосфат; 4) реакција алдолазе да би се створио лакталдехид и дихидроксиацетон фосфат из фукулозе-1-фосфата.

Карактеристике

Улога у раку

Међу симптомима многих врста карцинома тумора је присуство протеина везаних глуканом који се разликују по измењеном саставу олигосахарида. Присуство ових ненормалних глукана, међу којима се истичу фукани, повезано је са злоћудношћу и метастатским потенцијалом ових тумора.

Код рака дојке, туморске ћелије садрже фукозу у гликопротеине и гликолипиде. Фукоза доприноси напредовању овог карцинома, погодујући активирању матичних ћелија рака, хематогеним метастазама и инвазији тумора преко изванћелијских матрикса.

Код карцинома плућа и хепатокарциногенезе, појачана експресија фукозе повезана је са високим метастатским потенцијалом и малом вероватноћом преживљавања.

Супротно томе, неки сулфатирани фукани обећавају супстанце у лечењу рака, као што су утврђене бројне ин витро студије са ћелијским линијама карцинома, укључујући оне које изазивају рак дојке, плућа, простате, желуца, дебелог црева и ректума.

Улога у другим болестима

Појачана експресија фукана у серумским имуноглобулинама повезана је са реуматоидним артритисом за малолетнике и одрасле.

Мањак адхезије леукоцита ИИ је ретка урођена болест услед мутација које мењају активност транспортера ФДП-а за глукозу смештеног у Голгијевом апарату.

Пацијенти пате од менталне и психомоторне ретардације и пате од понављајућих бактеријских инфекција. Ова болест повољно реагује на оралне дозе фукозе.

Биомедицински потенцијал

Сулфатирани фукани добијени из смеђих алги су важни резервоари једињења са терапеутским потенцијалом.

Имају противупална и антиоксидативна својства, инхибирају миграцију лимфоцита на местима инфекције и погодују ослобађању цитокина. Повећавају имуни одговор активирањем лимфоцита и макрофага.

Имају антикоагулантна својства. Показано је да орално инхибирају агрегацију тромбоцита код људских пацијената.

Имају антибиотски и антипаразитни потенцијал и инхибирају раст желучане патогене бактерије Хелицобацтер пилори. Убија паразите Пласмодиум спп. (узрочник маларије) и Леисхманиа доновани (узрочник америчке висцеротропне лишманијозе).

Коначно, они имају снажна антивирусна својства која спречавају улазак у ћелију неколико вируса од великог значаја за здравље људи, укључујући Аренавирус, Цитомегаловирус, Хантавирус, Хепаднавирус, ХИВ, вирус херпес симплекса и вирус грипа.

Референце

1. Бецкер, ДЈ, Лове, ЈБ 2003. Фукоза: биосинтеза и биолошка функција код сисара. Глицобиологи, 13, 41Р-53Р.
2. Дениауд-Боует, Е., Хардоуин, К., Потин, П., Клоарег, Б., Херве, Ц. 2017. Преглед смеђих ћелијских алга и сулфата полисахарида који садрже фукозу: контекст ћелијске стијенке, биомедицинска својства и кључ истраживачки изазови Полимери угљикохидрата, хттп://дк.дои.орг/10.1016/ј.царбпол.2017.07.082.
3. Фловерс ХМ 1981. Хемија и биохемија Д- и Л-фукозе. Напредак у хемији и биохемији угљених хидрата, 39, 279–345.
4. Листински, ЈЈ, Сиегал, ГП, Листински, ЦМ 2011. Нова важност α -Л-фукозе у карциному дојке код људи: преглед. Ам. Ј. Трансл. Рес., 3, 292-322.
5. Мурраи, РК и др. 2003. Харпер-ова илустрована биохемија. МцГрав-Хилл, Њујорк.
6. Переира, Л. 2018. Терапеутске и нутритивне употребе алги. ЦРЦ Пресс, Боца Ратон.
7. Стаудацхер, Е., Алтманн, Ф., Вилсон, ИБХ, Марз, Л. 1999. Фукоза у Н-гликанима: од биљке до човека. Биоцхимица ет Биопхисица Ацта, 1473, 216–236.
8. Таннер, В., Лоевус, ФА 1981. Биљни угљени хидрати ИИ. Изванстански угљени хидрати. Спрингер, Нев Иорк.
9. Ванхоорен, ПТ, Вандамме, ЕЈ 1999. Л-фукоза: појава, физиолошка улога, хемијска, ензимска и микробна синтеза. Часопис за хемијску технологију и биотехнологију, 74, 479-497.