- ลักษณะและโครงสร้าง
- การแพร่กระจายในธรรมชาติ
- การเผาผลาญของ Fucose
- คุณสมบัติ
- บทบาทในมะเร็ง
- บทบาทในโรคอื่น ๆ
- ศักยภาพทางชีวการแพทย์
- อ้างอิง
fucose (ย่อ fuc) หรือ 6 Deoxy-L-กาแลคโตเป็นโมโนแซ็กคาไรด์บางส่วน deoxygenated (deoxysugar) หกก๊อบปี้กับ สูตรเชิงประจักษ์ C 6 H 12 O 5 เช่นเดียวกับโมโนแซ็กคาไรด์อื่น ๆ เป็นน้ำตาลโพลีไฮดริก
เมื่อกลุ่มไฮดรอกซิลถูกแทนที่ด้วยอะตอมของไฮโดรเจนจะได้รับ deoxysugar แม้ว่าในทางทฤษฎีการทดแทนนี้อาจส่งผลต่อกลุ่มไฮดรอกซิลของโมโนแซ็กคาไรด์ใด ๆ ก็ตามโดยธรรมชาติแล้ว deoxysugars มีความหลากหลายเพียงเล็กน้อย
ที่มา: Edgar181
deoxysugars บางชนิด ได้แก่ 1) deoxyribose (2-deoxy-D-ribose) มาจาก D-ribose ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ DNA 2) rhamnose (6-D-deoxymannose) มาจาก D-mannose; 3) fucose มาจาก L-galactose อย่างหลังนี้พบได้บ่อยกว่า D-fucose ซึ่งมาจาก D-galactose
ลักษณะและโครงสร้าง
Fucose เป็นที่รู้จักกันในชื่อ 6-deoxy-galacto-hexose, fucopyranose, galactomethylose และ rodeose
แม้ว่าโดยปกติจะพบในการสร้างโพลีแซ็กคาไรด์และไกลโคโปรตีน แต่ที่แยกได้เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ แต่ก็มีความหวานมากกว่ากาแลคโตส เนื่องจากการแทนที่กลุ่มไฮดรอกซิลด้วยอะตอมของไฮโดรเจนจะเพิ่มลักษณะที่ไม่ชอบน้ำและทำให้ความหวานของโมเลกุล
กลุ่มไฮดรอกซิลของฟูโคสสามารถเกิดปฏิกิริยาเช่นเดียวกับน้ำตาลอื่น ๆ โดยผลิตอะซิทัลไกลโคไซด์อีเทอร์และเอสเทอร์ที่หลากหลาย
สารชีวโมเลกุลของ fucosylated เป็นหนึ่งในโมเลกุลของ fucosyltransferase โดยการกระทำของ fucosyltransferase ทำให้โมเลกุลของ fucose ถูกยึดติดผ่านพันธะไกลโคซิดิก เมื่อไฮโดรไลซิสของพันธะไกลโคซิดิคเกิดขึ้นโดยการกระทำของฟูโคซิเดสดังนั้นการแยกฟูโคสออกมาจึงกล่าวได้ว่าชีวโมเลกุลนั้นถูกละลายไปแล้ว
เนื่องจากกลูแคนถูกสร้างด้วยฟูโคไซเลตจึงมีการสร้างกลูแคนที่ซับซ้อนมากขึ้นที่เรียกว่าฟูแคนซึ่งอาจเป็นส่วนหนึ่งของไกลโคโปรตีนหรือไม่ก็ได้ ฟูแคนซัลเฟตหมายถึงโพลีแซ็กคาไรด์ที่มี L-fucose ตกค้างอยู่ พวกมันเป็นเรื่องปกติของสาหร่ายสีน้ำตาล ตัวอย่าง ได้แก่ ascophylane, sargasan และ pelvetan
หนึ่งใน fucans ที่ได้รับการศึกษาที่ดีที่สุดคือฟูคอยแดนซึ่งได้จากสาหร่ายสีน้ำตาล Fucus vesiculosus ซึ่งอยู่ในตลาด (Sigma-Aldrich Chemical Company) มานานหลายทศวรรษ
การแพร่กระจายในธรรมชาติ
D-fucose มีอยู่ในสารปฏิชีวนะที่ผลิตโดยจุลินทรีย์และในไกลโคไซด์จากพืชเช่น convolvulin, chartreusin, ledienoside และ keirotoxin
L-fucose เป็นส่วนประกอบของโพลีแซ็กคาไรด์จากสาหร่ายใบพลัมแฟลกซ์ถั่วเหลืองและเมล็ดคาโนลาเหงือกทรากาแคนท์ผนังเซลล์มันฝรั่งหัวมันสำปะหลังผลกีวี เปลือกของ ceiba และ mucigel ของ corn caliptra เช่นเดียวกับพืชอื่น ๆ
L-fucose ยังมีอยู่ในไข่หอยเม่นและในเจลาตินที่ช่วยปกป้องไข่กบ
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม L-fucose-fucans จะสร้างลิแกนด์ที่ทำหน้าที่ในการยึดเกาะของเซลล์เม็ดเลือดขาวและเยื่อบุผนังหลอดเลือดที่เลือกใช้และมีส่วนร่วมในเหตุการณ์ที่เกิดจากพันธุกรรมจำนวนมาก
L-fucose มีอยู่มากใน fucosphingolipids ของเยื่อบุผิวทางเดินอาหารและไขกระดูกและปรากฏในสัดส่วนที่น้อยในโครงสร้างกระดูกอ่อนและโครงสร้างเคราติน
ในมนุษย์ L-fucose fucans เป็นส่วนหนึ่งของไกลโคโปรตีนในน้ำลายและน้ำย่อย นอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของแอนติเจนที่กำหนดกลุ่มเลือด ABO มีอยู่ในโอลิโกแซ็กคาไรด์ต่างๆในน้ำนมแม่
การเผาผลาญของ Fucose
Fucosyltransferases ใช้ GDP-fucose ซึ่งเป็นรูปแบบที่กระตุ้นการทำงานของนิวคลีโอไทด์ของฟูโคสเป็นผู้บริจาคฟูโคสในการสร้างโอลิโกแซ็กคาไรด์ fucosylated
GDP-fucose มาจาก GDP-mannose โดยการทำงานต่อเนื่องของเอนไซม์สองชนิด: GDP-mannose 4,6-dehydratase และ GDP-4-keto-6-deoximanose 3,5-epimerase-4-reductase
การใช้ปัจจัยร่วม NADP + เอนไซม์ตัวแรกจะเร่งปฏิกิริยาการคายน้ำของ GDP-mannose การลดตำแหน่งที่ 6 และการเกิดออกซิเดชันของตำแหน่งที่ 4 ทำให้เกิด GDP-6-deoxy-4-keto-mannose (ในระหว่างปฏิกิริยาไฮบริดจะถูกถ่ายโอนจากตำแหน่ง 4 ถึง 6 ของน้ำตาล)
เอนไซม์ตัวที่สองซึ่งขึ้นอยู่กับ NADPH จะเร่งปฏิกิริยา epimerization ของตำแหน่งที่ 3 และ 5 และการลดลงของกลุ่ม 4-keto ของ GDP-6-deoxy-4-keto-mannose
แบคทีเรียสามารถเจริญเติบโตได้โดยใช้ฟูโคสเป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงานเพียงแหล่งเดียวผ่านทางโอเพรอนที่ไม่สามารถย่อยได้ของฟูโคสซึ่งเข้ารหัสเอนไซม์คาตาโบลิกสำหรับน้ำตาลนี้
กระบวนการข้างต้นเกี่ยวข้องกับ: 1) การเข้าของฟูกอิสระผ่านผนังเซลล์ซึ่งเป็นสื่อกลางโดยการซึมผ่าน; 2) isomerization ของ fucose (aldose) เพื่อสร้าง fuculose (a ketosis); 3) phosphorylation ของ fuculose เพื่อสร้าง fuculose-1-phosphate; 4) ปฏิกิริยาอัลโดเลสเพื่อสร้างแลคทัลดีไฮด์และไดไฮโดรซีอะซิโตนฟอสเฟตจากฟูคูโลส -1- ฟอสเฟต
คุณสมบัติ
บทบาทในมะเร็ง
ในบรรดาอาการของเนื้องอกมะเร็งหลายชนิด ได้แก่ การมีโปรตีนที่จับกับกลูแคนซึ่งมีความโดดเด่นด้วยการมีองค์ประกอบของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เปลี่ยนแปลงไป การปรากฏตัวของกลูแคนที่ผิดปกติเหล่านี้ซึ่ง fucans โดดเด่นนั้นเชื่อมโยงกับความเป็นมะเร็งและศักยภาพในการแพร่กระจายของเนื้องอกเหล่านี้
ในมะเร็งเต้านมเซลล์เนื้องอกจะรวมฟูโคสไว้ในไกลโคโปรตีนและไกลโคลิปิด Fucose มีส่วนช่วยในการลุกลามของมะเร็งชนิดนี้โดยสนับสนุนการกระตุ้นเซลล์ต้นกำเนิดมะเร็งการแพร่กระจายของเม็ดเลือดและการบุกรุกของเนื้องอกผ่านเมทริกซ์นอกเซลล์
ในมะเร็งปอดและการเกิดมะเร็งตับการแสดงออกของฟูโคสที่เพิ่มขึ้นมีความสัมพันธ์กับโอกาสในการแพร่กระจายที่สูงและมีโอกาสรอดชีวิตต่ำ
ในทางตรงกันข้าม fucans ที่มีซัลเฟตบางชนิดเป็นสารที่มีแนวโน้มในการรักษามะเร็งดังที่ได้รับการพิจารณาจากการศึกษาในหลอดทดลองจำนวนมากเกี่ยวกับเซลล์มะเร็งรวมถึงสารที่ก่อให้เกิดมะเร็งเต้านมปอดต่อมลูกหมากมะเร็งกระเพาะอาหารลำไส้และทวารหนัก
บทบาทในโรคอื่น ๆ
การแสดงออกที่เพิ่มขึ้นของ fucans ในอิมมูโนโกลบูลินในซีรัมมีความสัมพันธ์กับโรคไขข้ออักเสบในเด็กและผู้ใหญ่
Leukocyte adhesion deficiency II เป็นโรคประจำตัวที่หายากเนื่องจากการกลายพันธุ์ที่เปลี่ยนแปลงกิจกรรมของ FDP-fucose Transporter ที่อยู่ในเครื่องมือ Golgi
ผู้ป่วยต้องทนทุกข์ทรมานจากภาวะปัญญาอ่อนและจิตประสาทและต้องทนทุกข์ทรมานจากการติดเชื้อแบคทีเรียซ้ำ โรคนี้ตอบสนองในทางที่ดีต่อการให้ fucose ในช่องปาก
ศักยภาพทางชีวการแพทย์
ฟูแคนที่ได้จากสาหร่ายสีน้ำตาลเป็นแหล่งกักเก็บที่สำคัญของสารประกอบที่มีศักยภาพในการรักษา
มีคุณสมบัติต้านการอักเสบและต้านอนุมูลอิสระยับยั้งการอพยพของเซลล์เม็ดเลือดขาวในบริเวณที่ติดเชื้อและสนับสนุนการปล่อยไซโตไคน์ พวกมันเพิ่มการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันโดยการกระตุ้นเซลล์เม็ดเลือดขาวและแมคโครฟาจ
มีคุณสมบัติต้านการแข็งตัวของเลือด โดยทางปากพบว่าสามารถยับยั้งการรวมตัวของเกล็ดเลือดในผู้ป่วยที่เป็นมนุษย์ได้
พวกเขามีศักยภาพในการเป็นยาปฏิชีวนะและยาแก้คันและยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคในกระเพาะอาหาร Helicobacter pylori ฆ่าปรสิต Plasmodium spp. (สาเหตุของโรคมาลาเรีย) และ Leishmania donovani (สาเหตุของโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิด American viscerotropic leishmaniasis)
ในที่สุดพวกเขามีคุณสมบัติต้านไวรัสที่มีประสิทธิภาพยับยั้งการเข้าสู่เซลล์ของไวรัสหลายชนิดที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสุขภาพของมนุษย์ ได้แก่ Arenavirus, Cytomegalovirus, Hantavirus, Hepadnavirus, HIV, ไวรัสเริมและไวรัสไข้หวัดใหญ่
อ้างอิง
- Becker, DJ, Lowe, JB 2003 Fucose: การสังเคราะห์ทางชีวภาพและการทำงานทางชีวภาพในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Glycobiology, 13, 41R-53R.
- Deniaud-Bouët, E. , Hardouin, K. , Potin, P. , Kloareg, B. , Hervé, C. 2017 การทบทวนเกี่ยวกับผนังเซลล์สาหร่ายสีน้ำตาลและพอลิแซ็กคาไรด์ซัลเฟตที่มีฟูโคส: บริบทของผนังเซลล์คุณสมบัติทางชีวการแพทย์และที่สำคัญ ความท้าทายในการวิจัย Carbohydrate Polymers, http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.07.082
- ดอกไม้ HM 1981 เคมีและชีวเคมีของ D- และ L-fucose ความก้าวหน้าทางเคมีและชีวเคมีของคาร์โบไฮเดรต, 39, 279–345
- Listinsky, JJ, Siegal, GP, Listinsky, CM 2011 ความสำคัญที่เกิดขึ้นใหม่ของα -L-fucose ในมะเร็งเต้านมของมนุษย์: บทวิจารณ์ น. เจ. แปล Res., 3, 292-322.
- Murray, RK และอื่น ๆ 2546. ชีวเคมีภาพประกอบของฮาร์เปอร์. McGraw-Hill นิวยอร์ก
- Pereira, L. 2018 การใช้สาหร่ายเพื่อการรักษาและโภชนาการ. CRC Press, โบคาเรตัน
- Staudacher, E. , Altmann, F. , Wilson, IBH, März, L. 1999. Fucose ใน N-glycans: จากพืชสู่คน. Biochimica et Biophysica Acta, 1473, 216–236
- Tanner, W. , Loewus, FA 1981. คาร์โบไฮเดรตจากพืช II. คาร์โบไฮเดรตนอกเซลล์ สปริงเกอร์นิวยอร์ก
- Vanhooren, PT, Vandamme, EJ 1999 L-fucose: การเกิดขึ้น, บทบาททางสรีรวิทยา, เคมี, การสังเคราะห์ด้วยเอนไซม์และจุลินทรีย์ วารสารเทคโนโลยีเคมีและเทคโนโลยีชีวภาพ, 74, 479-497