ТРЕХАЛОЗА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2024

Трехалозу је дисахарид састоји од два глукозе α-Д-наћи у многим инсеката, гљива и микроорганизама, али то не могу синтетизовати кичмењака. Као и сахароза, и он је не редуцирајући дисахарид и може формирати једноставне кристале.

Трехалоза је угљени хидрат са слабом снагом заслађивања, растворљив је у води и користи се као извор енергије и за формирање хитова егзоскелета у многим инсектима. Оно је део ћелијских мембрана разних инсеката и микроорганизама који га синтетишу.

Хавортх-ова репрезентација за Трехалосе (Извор: Фвасцонцеллос 18:56, 17. априла 2007. (УТЦ) виа Викимедиа Цоммонс)

Користи се у прехрамбеној индустрији као стабилизатор и хумект. Присутан је у соку од шећерне трске као производ који настаје након сечења трске, а посебно је стабилан на загревање и на кисели медијум.

У људском цреву, као резултат ензима трехалазе (присутан у вилима танког црева), трехалоза се разграђује на глукозу, која се апсорбује заједно са натријумом. Одсуство трехалазе ствара нетолеранцију на гљиве.

Карактеристике и структура

Трехалозу је Виггерс први пут описао 1832. године као непознати шећер присутан у "рижи ражи" (Цлавицепс пурпуреа), отровној гљиви.

Касније га је Бертхелот пронашао у коконима буба званог Ларинус Мацулата, обично званог трехала. Отуда потиче и назив трехалоза.

Трехалоза (α-Д-глукопираносил α-Д-глукопиранозид) је не редуцирајући дисахарид у коме се два остатка Д-глукозе спајају један с другим преко аномерног водоника. Трехалоза је широко распрострањена у биљкама, квасцима, инсектима, гљивицама и бактеријама, али се не налази у кичмењака.

Хитин у егзоскелету инсеката формира се из УДП-Н-ацетил-глукозамина дејством гликозилтрансферазе зване хитин синтетаза. Код инсеката, УДП-Н-ацетил-глукозамин се синтетише из трехалозе.

Биосинтеза

Постоји пет главних путева за биосинтезу трехалозе, од којих су три најчешће.

Први је описан квасцем и укључује кондензацију УДП-глукозе и 6-фосфата глукозе глукозилтрансферазом трехалоза 6-фосфат синтетазом, да би се добио трехалоза 6-фосфат и хидролизовао естер фосфорне киселине трехалоза 6-фосфат фосфатазом.

Други пут је први пут описан у роду рода Пимелобацтер и укључује трансформацију малтозе у трехалозу, реакцију коју катализује ензим трехалоза синтетаза, трансглукозидаза.

Трећи пут је описан у различитим родовима прокариота и укључује изомеризацију и хидролизу терминалног остатка малтозе олитосахарида малтозе, дејством низа ензима за производњу трехалозе.

Док већина организама користи само један од ових путева за формирање трехалозе, микобактерије и коринебактерије користе сва три пута за синтезу трехалозе.

Трехалоза се хидролизује глукозидном хидролазом која се назива трехалоза. Док кичмењаци не синтетишу трехалозу, она се добија у цревима при гутању и хидролизује трехалозом.

Индустријски гледано, трехалоза се ензиматски синтетише из супстрата кукурузног шкроба ензимима малто-олигосил-трехалоза синтетазом и малто-олигосил-трехалоза хидроксилазом, из Артхробацтер Рамосус.

Карактеристике

Описане су три основне биолошке функције за трехалозу.

1- Као извор угљеника и енергије.

2- Као заштитник стреса (суше, заслађивање тла, топлотни и оксидативни стрес).

3- Као сигнал или регулаторни молекул биљног метаболизма.

У поређењу са осталим шећерима, трехалоза има много већу способност стабилизације мембрана и протеина против дехидрације. Поред тога, трехалоза штити ћелије од оксидативног и калоричног стреса.

Неки организми могу преживети чак и кад су изгубили до 90% свог садржаја у води, а та се способност, у многим случајевима, односи на производњу великих количина трехалозе.

На пример, под спором дехидрацијом, нематода Апхеленцхус авенае претвара више од 20% своје суве тежине у трехалозу и њен опстанак повезан је са синтезом овог шећера.

Способност трехалозе да делује као заштитник липидног двослоја ћелијских мембрана изгледа да је повезана са његовом јединственом структуром која омогућава мембранама да задрже течност. То спречава фузију и одвајање мембранских фаза и, самим тим, спречава њихово пуцање и распадање.

Структурна конформација трехалозе (шкољке) од шкољке, формирана два прстена шећера окренута један према другом, омогућава заштиту протеина и активности многих ензима. Трехалоза је способна да формира некристалне стаклене структуре у условима дехидрације.

Трехалоза је значајан широко распрострањени дисахарид, али је део структуре многих олигосахарида присутних у бескраљешњацима и животињама.

То је главни угљени хидрат у хемолимфи инсеката и брзо се конзумира у интензивним активностима, попут летења.

Функције у индустрији

У прехрамбеној индустрији користи се као средство за стабилизацију и влажење, а могуће га је пронаћи у ароматизованим млечним напицима, хладним чајевима, прерађеним производима на бази рибе или производима у праху. Такође има примену у фармацеутској индустрији.

Користи се за заштиту замрзнуте хране и, постојана на температурне промене, спречава промену тамне боје пића. Такође се користи за сузбијање мириса.

Због велике хидратантне моћи и заштитне функције за протеине, укључен је у многе производе намењене нези коже и косе.

Индустријски се користи и као заслађивач за замену шећера у кондиторима и пекарству, чоколади и алкохолним пићима.

Експерименталне биолошке функције

Код експерименталних животиња неке студије су показале да је трехалоза способна да активира ген (алоксе 3) који побољшава осетљивост на инсулин, смањује глукозу у јетри и повећава метаболизам масти. Чини се да ово истраживање у будућности показује обећање за лечење гојазности, масне јетре и дијабетеса типа ИИ.

Друга дела показала су неке предности употребе трехалозе код експерименталних животиња, попут повећања активности макрофага на смањењу атеротомних плакова и на тај начин „чишћења артерија“.

Ови подаци су врло важни, јер ће у будућности омогућити ефикасан утицај на превенцију неких врло честих кардиоваскуларних болести.

Референце

1. Црове, Ј., Црове, Л. и Цхапман, Д. (1984). Очување мембрана у анхидробиотским организмима: улога трехалозе. Наука, 223 (4637), 701–703.
2. Елбеин, А., Пан, И., Пастусзак, И., и Царролл, Д. (2003). Нова сазнања о трехалози: мултифункционални молекул. Глицобиологи, 13 (4), 17–27.
3. Финцх, П. (1999). Угљикохидрати: структуре, синтезе и динамика. Лондон, Велика Британија: Спрингер-Сциенце + Бусинесс Медиа, БВ
4. Стицк, Р. (2001). Угљени хидрати. Слатки молекули живота. Академска штампа.
5. Стицк, Р. и Виллиамс, С. (2009). Угљикохидрати: Суштинске молекуле живота (друго издање). Елсевиер.