FUCOSE: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT - KEMIA - 2026

Fukoosin (lyhennettynä Fuc), tai 6-deoksi-L-galaktoosi on monosakkaridi osittain poistettu happi (deoksisokeri) kuuden hiiltä empiirinen kaava on C ₆ H ₁₂ O ₅. Kuten muutkin monosakkaridit, se on moniarvoinen sokeri.

Kun hydroksyyliryhmä korvataan vetyatomilla, johdetaan deoksisokeri. Vaikka teoreettisesti tämä korvaus voisi vaikuttaa minkä tahansa monosakkaridin hydroksyyliryhmään, luonnossa deoksisokereita on vain vähän erilaisia.

Lähde: Edgar181

Jotkut deoksisokerit ovat: 1) deoksiriboosi (2-deoksi-D-riboosi), johdettu D-riboosista, joka on osa DNA: ta; 2) ramnoosi (6-D-deoksimmannoseos), johdettu D-mannoosista; 3) fukoosi, johdettu L-galaktoosista. Jälkimmäinen on yleisempi kuin D-fukoosi, johdettu D-galaktoosista.

Ominaisuudet ja rakenne

Fukoosi tunnetaan myös nimellä 6-deoksi-galaktoheksoosi, fukopyranoosi, galaktometyloosi ja rodeosi.

Vaikka sitä esiintyy tavallisesti polysakkaridien ja glykoproteiinien muodostamisessa, eristettynä monosakkaridina, se on makeampaa kuin galaktoosi. Tämä johtuu tosiasiasta, että hydroksyyliryhmän korvaaminen vetyatomilla lisää hydrofobista luonnetta ja siten molekyylin makeutta.

Fukoosin hydroksyyliryhmät voivat käydä läpi samat reaktiot kuin muut sokerit, tuottaen laajan valikoiman asetaleja, glykosideja, eettereitä ja estereitä.

Fukosyloitu biomolekyyli on sellainen, johon fukosyylitransferaasin vaikutuksesta fukoosimolekyylit on kiinnittynyt glykosidisidosten kautta. Kun glykosidisidosten hydrolyysi tapahtuu fukosidaasin vaikutuksella erottaen siten fukoosi, biomolekyylin sanotaan defukosyloituneen.

Koska glukaanit ovat fukosyloituneita, syntyy monimutkaisempia glukaaneja, joita kutsutaan futaaneiksi, jotka voivat olla tai eivät kuulu glykoproteiineihin. Sulfatoidut futaanit määritellään polysakkaridiksi, jotka sisältävät sulfatoituneita L-fukoositähteitä. Ne ovat tyypillisiä ruskeille leväille. Esimerkkeihin sisältyy askofylaani, sargasaani ja pelvetaani.

Yksi parhaiten tutkituista futaaneista on fukoidaani, jota saadaan ruskeasta levästä Fucus vesiculosus, joka on ollut markkinoilla (Sigma-Aldrich Chemical Company) vuosikymmenien ajan.

Jakelu luonnossa

D-fukoosia on läsnä mikrobien tuottamissa antibioottisissa aineissa ja kasvien glykosideissa, kuten konvolvuliini, chartreusiini, ledienosidi ja keirotoksiini.

L-fukoosi on komponentti polysakkaridista, jotka ovat peräisin levistä, luumulehdistä, pellavasta, soija- ja rypsi siemenistä, traganttikumista, perunan soluseinistä, kassavaan mukuloista, kiiveistä, tseiban kuori ja maissikalippran limakalvo, samoin kuin muut kasvit.

L-fukoosia esiintyy myös merisiilimunaissa ja sammakkojen suojaavassa gelatiinissa.

Nisäkkäissä L-fukoosifugaanit muodostavat ligandit, jotka vaikuttavat selektiinin välittämään leukosyyttien ja endoteelien tarttumiseen, ja osallistuvat lukuisiin ontogeneettisiin tapahtumiin.

L-fukoosia on runsaasti maha-suolikanavan epiteelin ja luuytimen fukosfingolipideissä, ja sitä esiintyy pieninä osina rusto- ja keratiinisissa rakenteissa.

Ihmisillä L-fukoosi-futaanit ovat osa syljen ja vatsamehujen glykoproteiineja. Ne ovat myös osa antigeenejä, jotka määrittelevät ABO-veriryhmät. Niitä on läsnä rintamaitojen eri oligosakkarideissa.

Fukoosi-aineenvaihdunta

Fukosyylitransferaasit käyttävät GDP-fukoosia, nukleotidiaktivoitua fukoosimuotoa, fukoosin luovuttajaksi fukosyloitujen oligosakkaridien rakentamisessa.

GDP-fukoosi johdetaan BK-mannoosista kahden entsyymin peräkkäisellä toiminnalla: GDP-mannoosi-4,6-dehydrataasi ja GDP-4-keto-6-deoksimanoosi-3,5-epimeraasi-4-reduktaasi.

Käyttämällä NADP + -kofaktoria, ensimmäinen entsyymi katalysoi GDP-mannoosin kuivumista. Aseman 6 pelkistäminen ja aseman 4 hapetus tuottaa GDP-6-deoksi-4-keto-mannoosia (reaktion aikana hybridi siirretään sokerin kohdasta 4 kohtaan 6).

Toinen entsyymi, joka on NADPH-riippuvainen, katalysoi asemien 3 ja 5 epimerisaatiota ja 4-keto-ryhmän pelkistystä, GDP-6-deoksi-4-keto-mannoosia.

Bakteerit voivat kasvaa käyttämällä fukoosia ainoana hiilen ja energian lähteenä fukoosista indusoidun operonin avulla, joka koodaa kataboolisia entsyymejä tälle sokerille.

Yllä oleva prosessi käsittää: 1) vapaan fukoosin pääsyn solun seinämän läpi, jota välittää permeaasi; 2) fukoosin (aldoosin) isomerointi fukoosin (ketoosi) muodostamiseksi; 3) fukuloosin fosforylointi fukoosi-1-fosfaatin muodostamiseksi; 4) aldolaasireaktio laktaldehydin ja dihydroksiasetonifosfaatin muodostamiseksi fukoosi-1-fosfaatista.

ominaisuudet

Rooli syövässä

Monentyyppisten syöpäkasvaimien oireiden joukossa ovat glukaaniin sitoutuneiden proteiinien läsnäolo, jotka erottuvat muuttuneen oligosakkaridikoostumuksen avulla. Näiden epänormaalien glukaanien läsnäolo, joista furaanit erottuvat, liittyy näiden kasvainten pahanlaatuisuuteen ja metastaattiseen potentiaaliin.

Rintasyöpään kasvainsolut sisällyttävät fukoosin glykoproteiineihin ja glykolipideihin. Fukoosi myötävaikuttaa tämän syövän etenemiseen edistäen syöpäkantasolujen aktivoitumista, hematogeenistä metastaasia ja tuumorien tunkeutumista solunulkoisten matriisien kautta.

Keuhkokarsinoomassa ja hepatokarsinogeneesissä fukoosin lisääntyneeseen ilmentymiseen liittyy suuri metastaattinen potentiaali ja pieni eloonjäämisen todennäköisyys.

Sitä vastoin jotkut sulfatoidut futaanit ovat lupaavia aineita syövän hoidossa, kuten useat in vitro -tutkimukset on määritelty syöpäsolulinjoilla, mukaan lukien sellaiset, jotka aiheuttavat rinta-, keuhko-, eturauhasen-, maha-, paksusuoli- ja peräsuolen syöpää.

Rooli muissa sairauksissa

Lisääntynyt futaanien ilmentyminen seerumin immunoglobuliineissa on liitetty nuorten ja aikuisten nivelreumaan.

Leukosyyttien tarttumisen puutos II on harvinainen synnynnäinen sairaus, joka johtuu mutaatioista, jotka muuttavat Golgi-laitteessa sijaitsevan FDP-fukoosin kuljettajan aktiivisuutta.

Potilaat kärsivät henkisestä ja psykomotorisesta hidastumisesta ja toistuvista bakteeri-infektioista. Tämä sairaus reagoi suotuisasti fukoosin oraalisiin annoksiin.

Biolääketieteellinen potentiaali

Ruskeasta levästä saadut sulfatoidut futaanit ovat tärkeitä terapeuttisten potentiaalisten yhdisteiden säiliöitä.

Niillä on anti-inflammatorisia ja antioksidanttisia ominaisuuksia, jotka estävät lymfosyyttien kulkeutumista infektiokohdissa ja edistävät sytokiinien vapautumista. Ne lisäävät immuunivastetta aktivoimalla lymfosyytit ja makrofagit.

Heillä on antikoagulanttivaikutuksia. Oraalisesti niiden on osoitettu estävän verihiutaleiden aggregaatiota ihmispotilailla.

Niillä on antibiootti- ja parasiittilääkkeitä ja ne estävät mahan patogeenisen bakteerin Helicobacter pylori kasvua. Tapa loisia Plasmodium spp. (malarian aiheuttaja) ja Leishmania donovani (amerikkalaisen viscerotrooppisen leishmaniaasin aiheuttaja).

Viimeinkin, heillä on voimakkaita antivirusominaisuuksia, jotka estävät useiden ihmisten terveydelle tärkeiden virusten, kuten arenaviruksen, sytomegaloviruksen, hantaviruksen, hepadnaviruksen, HIV: n, herpes simplex -viruksen ja influenssaviruksen pääsyn soluun.

Viitteet

1. Becker, DJ, Lowe, JB 2003. Fucose: biosynteesi ja biologinen toiminta nisäkkäissä. Glycobiology, 13, 41R-53R.
2. Deniaud-Bouët, E., Hardouin, K., Potin, P., Kloareg, B., Hervé, C. 2017. Katsaus ruskeista leväsoluista ja fukoosipitoisista sulfatoiduista polysakkarideista: soluseinämän konteksti, biolääketieteelliset ominaisuudet ja avain tutkimushaasteet Hiilihydraattipolymeerit,
3. Flowers HM 1981. D- ja L-fukoosin kemia ja biokemia. Ennakot hiilihydraattikemiassa ja biokemiassa, 39, 279–345.
4. Listinsky, JJ, Siegal, GP, Listinsky, CM 2011. α-L-fukoosin nouseva merkitys ihmisen rintasyövässä: katsaus. Am. J. Transl. Res., 3, 292-322.
5. Murray, RK, et ai. 2003. Harperin havainnollistettu biokemia. McGraw-Hill, New York.
6. Pereira, L. 2018. Levien terapeuttinen ja ravitsemuksellinen käyttö. CRC Press, Boca Raton.
7. Staudacher, E., Altmann, F., Wilson, IBH, März, L. 1999. Fukoosi N-glykaanissa: kasveista ihmisille. Biochimica et Biophysica Acta, 1473, 216–236.
8. Tanner, W., Loewus, FA 1981. Kasvien hiilihydraatit II. Solunulkoiset hiilihydraatit. Springer, New York.
9. Vanhooren, PT, Vandamme, EJ 1999. L-fukoosi: esiintyminen, fysiologinen rooli, kemiallinen, entsymaattinen ja mikrobinen synteesi. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 74, 479-497.