FUCOSE: JELLEMZŐK, FELÉPÍTÉS, FUNKCIÓK - KÉMIA - 2025

A fukóz (rövidítve Fuc), vagy 6-dezoxi-L-galaktóz egy monoszacharid részlegesen dezoxigenizált (deoxysugar) hat szénatomot tartalmaz, azzal a tapasztalati képlete C ₆ H ₁₂ O ₅. Más monoszacharidokhoz hasonlóan ez többértékű cukor.

Ha a hidroxilcsoportot hidrogénatommal helyettesítjük, akkor dezoxi-cukrot kapunk. Noha ez a helyettesítés elméletileg bármilyen monoszacharid hidroxilcsoportját érintheti, a természetben a dezoxi-cukrok kevés változatosságú.

Forrás: Edgar181

Néhány dezoxi-cukornád: 1) dezoxiribóz (2-dezoxi-D-ribóz), származik a D-ribózból, amely a DNS része; 2) ramnóz (6-D-dezoximannóz), D-mannózból származik; 3) L-galaktozból származó fukoz. Ez utóbbi gyakoribb, mint a D-galaktozból származó D-fukoz.

Jellemzők és felépítés

A fukozt 6-dezoxi-galakto-hexóz, fukopiranóz, galaktometilóz és rodeóz néven ismerik.

Noha általában poliszacharidok és glikoproteinek képződésében fordul elő, monoszacharidként izolálva, édesebb a galaktóznál. Ennek oka az a tény, hogy egy hidroxilcsoport helyettesítése hidrogénatommal növeli a hidrofób tulajdonságot, és ezáltal a molekula édességét.

A fukóz hidroxilcsoportjai ugyanolyan reakciókon mennek keresztül, mint a többi cukrok, sokféle acetált, glikozidot, étert és észtert állítanak elő.

A fukozilezett biomolekula olyan, amelyhez a fukozil-transzferáz hatására a fukoz-molekulák glikozidkötések útján kapcsolódnak. Amikor a glikozidkötések hidrolízise egy fukozidáz hatására történik, és ezáltal elválasztja a fukózt, a biomolekulát állítólag defukozilálják.

Mivel a glükánok fukozileződnek, bonyolultabb glukánok, úgynevezett fukánok keletkeznek, amelyek lehetnek a glikoproteinek részei vagy sem. A szulfatált fukánok olyan poliszacharidok, amelyek szulfatált L-fukóz-maradékokat tartalmaznak. Jellemzőek a barna algákra. Példaként említjük az aszofilánt, a szargasánt és a pelvetánt.

Az egyik legjobban tanulmányozott fukán a fukoidán, amelyet a barna algaból (Fucus vesiculosus) nyernek, amely már évtizedek óta forgalmazott (Sigma-Aldrich Chemical Company).

Eloszlás a természetben

A D-fukóz jelen van a mikrobák által termelt antibiotikus anyagokban és a növényi glikozidokban, például a konvolvulinban, a chartreusinban, a ledienozidban és a keirotoxinban.

Az L-fukóz az algákból, a szilvalevélből, a lenből, a szója- és a repcemagból, a tragakantumból, a burgonya-sejtfalakból, a kasszava gumókból, a kivire, a poliszacharidok alkotóeleme a ceiba kéregét és a kukoricacsíra nyálkáját, valamint más növényeket.

Az L-fukóz szintén jelen van a tengeri sün tojásában és a békatojásokat védő zselatinban.

Emlősökben az L-fukózzal rendelkező fukánok képezik azokat a ligandumokat, amelyek a szelektin által közvetített leukocita-endothelialis adhézióra hatnak, és számos ontogenetikus eseményben vesznek részt.

Az L-fukóz bőségesen helyezkedik el a gyomor-bél hám és a csontvelő foszfoszingolipidjeiben, és kis arányban jelenik meg a porc és a keratinos szerkezetben.

Az emberekben az L-fukóz-fukánok a nyálban és a gyomornedvekben található glikoproteinek részét képezik. Az antigének részét képezik, amelyek meghatározzák az ABO vércsoportjait. Különböző oligoszacharidokban vannak jelen az anyatejben.

A fukóz anyagcseréje

A fukozil-transzferázok a GDP-fukózt, a fukóz nukleotid-aktivált formáját használják fuko-donorként a fukozilezett oligoszacharidok előállításához.

A GDP-fukozt a GDP-mannózból két enzim egymást követő hatása alapján nyerik: a GDP-mannóz-4,6-dehidratáz és a GDP-4-keto-6-deoximanóz 3,5-epimerase-4-reduktáz.

NADP + kofaktor segítségével az első enzim katalizálja a GDP-mannóz dehidrációját. A 6. helyzet redukciója és a 4. helyzet oxidációjakor GDP-6-dezoxi-4-keto-mannózt kapunk (a reakció során a hibrid a cukor 4. és 6. helyzetéből kerül át).

A második enzim, amely NADPH-függő, katalizálja a GDP-6-dezoxi-4-keto-mannóz 3. és 5. helyzetének epimerizációját és a 4-ketocsoport redukcióját.

A baktériumok növekedhetnek, ha a fukozot, mint az egyetlen szén- és energiaforrást egy fukóz-indukálható operon segítségével végezzék, amely e cukor katabolikus enzimeit kódolja.

A fenti eljárás magában foglalja: 1) a szabad fukoz bejutását a sejtfalon keresztül, amelyet egy permeáz közvetít; 2) a fukoz (aldóz) izomerizációja fuko-lóz (ketóz) előállítására; 3) a foszulóz foszforilezése fuko-lóz-1-foszfát előállításához; 4) egy aldoláz-reakció, amelyben laktaldehidet és dihidroxi-aceton-foszfátot állítanak elő a foszulóz-1-foszfátból.

Jellemzők

Szerepe a rákban

A rákos daganatok sok típusának tünetei között szerepel a glükánhoz kötött fehérjék jelenléte, amelyeket megkülönböztetett megváltozott oligoszacharid-összetétel jellemzi. Ezen rendellenes glükánok jelenléte, amelyek között a fukánok kiemelkednek, kapcsolódik ezeknek a daganatoknak a malignitásához és áttétes képességéhez.

Emlőrákban a tumorsejtek beépítik a fukózt a glikoproteinekbe és a glikolipidekbe. A Fucose hozzájárul e rák progressziójához, elősegítve a rákos őssejtek aktiválását, a hematogén áttéteket és a daganatok invázióját extracelluláris mátrixon keresztül.

Tüdőkarcinóma és hepatokarcinogenezis során a fukóz fokozott expressziója magas metasztatikus potenciállal és alacsony túlélési valószínűséggel jár.

Ezzel szemben néhány szulfatált fukán ígéretes anyag a rák kezelésében, amint azt számos in vitro vizsgálat rákos sejtvonalakkal meghatározta, ideértve azokat is, amelyek emlő-, tüdő-, prosztata-, gyomor-, vastagbél- és végbélrákot okoznak.

Szerepe más betegségekben

A szuper immunoglobulinokban a fukánok fokozott expresszióját összefüggésbe hozták a juvenilis és felnőtt reumatoid artritisztel.

A leukocita-adhéziós hiány II. Ritka veleszületett betegség olyan mutációk miatt, amelyek megváltoztatják a Golgi-készülékben található FDP-fukóz transzporter aktivitását.

A betegek mentális és pszichomotoros retardációtól, valamint visszatérő bakteriális fertőzésektől szenvednek. Ez a betegség kedvezően reagál a fukóz orális adagjaira.

Orvosbiológiai potenciál

A barna algákból nyert szulfát-fukánok a gyógyhatású vegyületek fontos tározói.

Gyulladásgátló és antioxidáns tulajdonságokkal rendelkeznek, gátolják a limfociták migrációját a fertőzés helyén és elősegítik a citokinek felszabadulását. Növelik az immunválaszt a limfociták és makrofágok aktiválásával.

Antikoaguláns tulajdonságokkal rendelkeznek. Orálisan kimutatták, hogy gátolják a vérlemezke-aggregációt emberi betegekben.

Antibiotikus és parazitaellenes képességeik vannak, és gátolják a gyomor patogenikus baktériumának Helicobacter pylori növekedését. Elpusztítja a parazitákat Plasmodium spp. (malária kórokozója) és Leishmania donovani (az amerikai viscerotropikus leishmaniasis kórokozója).

Végül erős vírusellenes tulajdonságokkal rendelkeznek, és gátolják számos, az emberi egészség szempontjából nagy jelentőségű vírus - például arénavírus, citomegalovírus, hantavírus, hepadnavírus, HIV, herpes simplex vírus és influenzavírus - a sejtbe történő bejutását.

Irodalom

1. Becker, DJ, Lowe, JB 2003. Fucose: bioszintézis és biológiai funkció emlősökben. Glycobiology, 13, 41R-53R.
2. Deniaud-Bouët, E., Hardouin, K., Potin, P., Kloareg, B., Hervé, C. 2017. Áttekintés a barna alga-sejtfalakról és a fukoztartalmú szulfatált poliszacharidokról: a sejtfal összefüggései, az orvosbiológiai tulajdonságok és a kulcs kutatási kihívások Szénhidrát polimerek,
3. Flowers HM 1981. A D- és L-fukóz kémiája és biokémiája. Haladások a szénhidrát-kémiában és a biokémiában, 39, 279–345.
4. Listinsky, JJ, Siegal, GP, Listinsky, CM 2011. Az α-L-fukóz növekvő fontossága az emberi mellrákban: áttekintés. Am. J. Transl. Res., 3, 292-322.
5. Murray, RK, et al. 2003. Harper illusztrált biokémiája. McGraw-Hill, New York.
6. Pereira, L. 2018. Algák terápiás és táplálkozási felhasználásai. CRC Press, Boca Raton.
7. Staudacher, E., Altmann, F., Wilson, IBH, März, L. 1999. Fukóz az N-glikánokban: növénytől emberre. Biochimica et Biophysica Acta, 1473, 216–236.
8. Tanner, W., Loewus, FA, 1981. Növényi szénhidrátok II. Extracelluláris szénhidrátok. Springer, New York.
9. Vanhooren, PT, Vandamme, EJ 1999. L-fukóz: előfordulás, élettani szerep, kémiai, enzimatikus és mikrobiális szintézis. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 74, 479-497.