A trehalóz egy diszacharid, amely két rovarban, gombában és mikroorganizmusban megtalálható két α-D-glükózból áll, de amelyet a gerinces nem képes szintetizálni. Mint a szacharóz, ez egy nem redukáló diszacharid, és egyszerű kristályokat képezhet.
A trehalóz egy kevés édesítőképességű szénhidrát, vízben nagyon jól oldódik, energiaforrásként és sok rovarban a kitin exoskeleton kialakulásához használható. Különböző rovarok és mikroorganizmusok sejtmembránjainak része, amelyek szintetizálják.
Trehalose Haworth képviselete (Forrás: Fvasconcellos, 2007. április 17., 18:56 (UTC) a Wikimedia Commons-n keresztül)
Az élelmiszeriparban stabilizátorként és nedvesítőszerként használják. A cukornádléban cukornádvágás után képződött termékben van jelen, és különösen stabil hevítésre és savas közegre.
Az emberi bélben a trehaláz enzim eredményeként (amely a vékonybél palackjában található) a trehalóz glükózra bomlik, amely a nátriummal együtt felszívódik. A trehalase hiánya a gombákat nem tolerálja.
Jellemzők és felépítés
A trehalózt először Wiggers írta le 1832-ben ismeretlen cukorként, amely a rozs ergotjában (Claviceps purpurea) jelen volt, mérgező gomba.
Később Berthelot megtalálta a Larinus Maculata nevű bogár kookonjaiban, közismert nevén trehala. Ezért a trehalose név származik.
A trehalóz (α-D-glükopiranozil-α-D-glükopiranozid) egy nem redukáló diszacharid, amelyben két D-glükóz-csoport egymással kapcsolódik anomer hidrogén útján. A trehalóz széles körben elterjedt a növényekben, élesztőkben, rovarokban, gombákban és baktériumokban, de a gerinces állatokban nem található meg.
A rovarok exoskeletonjában lévő kitint az UDP-N-acetil-glükozaminból képezik egy kitin-szintetáznak nevezett glikozil-transzferáz hatására. A rovarokban az UDP-N-acetil-glükozamint trehalózból szintetizálják.
bioszintézise
A trehalóz bioszintézisének öt fő útja van, amelyek közül három a leggyakoribb.
Az első élesztőben került ismertetésre, és magában foglalja az UDP-glükóz és a glükóz-6-foszfát kondenzációját a trehalóz-6-foszfát-szintetáz glikozil-transzferázával, így trehalóz-6-foszfát előállítását és a foszforsavészterek hidrolizálását trehalóz-6-foszfát-foszfatáz által.
A második utat először írták le a Pimelobacter nemzetség fajtáin, és magában foglalja a maltóz transzformációját trehalózzá, egy reakciót, amelyet a trehalóz-szintetáz enzim, egy transz-glükozidáz katalizál.
A harmadik utat a prokarióták különböző nemzetségeiben írták le, és magukban foglalják a malto-oligoszacharid terminális maltóz-maradékának izomerizációját és hidrolízisét egy sor enzim hatására, amelyek trehalózt termelnek.
Míg a legtöbb organizmus ezek közül csak az egyiket használja a trehalóz képződéséhez, a mycobacteriumok és a corynebacteria mindhárom útját használják a trehalóz szintéziséhez.
A trehalózt egy trehalóznak nevezett glükozid-hidroláz hidrolizálja. Noha a gerinces nem szintetizálja a trehalózt, elnyeléskor a bélben nyerik, és a trehalóz hidrolizálja.
Ipari szempontból a trehalózt enzimes úton szintetizálják egy kukoricakeményítő-szubsztrátból, malto-oligozil-trehalóz-szintetáz és malto-oligozil-trehalóz-hidroxiláz enzimekkel, az Arthrobacter Ramosus cégtől.
Jellemzők
A trehalóz esetében három alapvető biológiai funkciót írtak le.
1- Szén- és energiaforrásként.
2- Stresszvédőként (aszályok, talaj sósodás, hő- és oxidatív stressz).
3- növényi anyagcsere jel- vagy szabályozó molekulájaként.
Más cukrokhoz képest a trehalóz sokkal nagyobb képességgel képes stabilizálni a membránokat és fehérjéket a kiszáradás ellen. Ezenkívül a trehalóz megvédi a sejteket az oxidatív és kalorikus stressz ellen.
Egyes szervezetek akkor is életben maradhatnak, ha víztartalmuk akár 90% -át elveszítették, és ez a képesség sok esetben nagy mennyiségű trehalóz előállításához kapcsolódik.
Például lassú kiszáradás esetén az Aphelenchus avenae fonálféreg száraz tömegének több mint 20% -át trehalózzá alakítja, és túlélése ennek a cukornak a szintézisével kapcsolatos.
A trehalóz azon képessége, hogy a sejtmembránok lipid kettős rétegének védelmezőjeként működjön, úgy tűnik, kapcsolatban áll annak egyedi szerkezetével, amely lehetővé teszi a membránok folyadékmegtartását. Ez megakadályozza a membránfázisok fuzionálódását és szétválasztását, és így megakadályozza azok törését és szétesését.
A kagyló típusú trehalóz (kagyló) szerkezeti konformációja, amelyet két, egymással szemben levő cukorgyűrű alkot, lehetővé teszi a fehérjék és számos enzim aktivitásának védelmét. A trehalóz dehidrációs körülmények között nem kristályos üveges szerkezeteket képezhet.
A trehalóz fontos, széles körben elterjedt diszacharid, és a gerinctelen növényekben és állatokban jelenlévő számos oligoszacharid szerkezetének része.
Ez a rovarok hemolimfájában a fő szénhidrát, és intenzív tevékenységek, például repülés közben gyorsan felszívódik.
Ipari funkciók
Az élelmiszeriparban stabilizáló és nedvesítőszerként használják, ízesített tejitalokban, hideg teákban, feldolgozott hal-alapú termékekben vagy porított termékekben található. Alkalmazása van a gyógyszeriparban is.
A fagyasztott élelmiszerek védelmére és a hőmérsékleti változásokkal szembeni stabilitás biztosítására szolgál az italok sötét színváltozásának megakadályozására. Szagok elnyomására is felhasználják.
Nagy hidratáló képessége és fehérjevédő funkciója miatt számos bőr- és hajápolásra szánt termékben szerepel.
Ipari szempontból édesítőszerként alkalmazzák a cukrot pékárukban, pékárukban, csokoládéban és alkoholos italokban.
Kísérleti biológiai funkciók
Kísérleti állatokon néhány tanulmány kimutatta, hogy a trehalóz képes olyan gént (aloxe 3) aktiválni, amely javítja az inzulinérzékenységet, csökkenti a máj glükózját és növeli a zsír anyagcserét. Ez a kutatás úgy tűnik, hogy a jövőben ígéretet mutat az elhízás, a zsíros máj és a II. Típusú cukorbetegség kezelésére.
Más munkák kimutatták a trehalóz kísérleti állatokban való alkalmazásának bizonyos előnyeit, például a makrofágok aktivitásának növekedését az atheromatikus plakkok csökkentése és ezáltal az artériák tisztítása céljából.
Ezek az adatok nagyon fontosak, mivel lehetővé teszik a jövőben, hogy hatékonyan befolyásolják néhány nagyon gyakori szív- és érrendszeri betegség megelőzését.
Irodalom
- Crowe, J., Crowe, L., és Chapman, D. (1984). Membránok megőrzése anhidrobiotikus szervezetekben: a trehalóz szerepe. Science, 223 (4637), 701–703.
- Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., és Carroll, D. (2003). Új ismeretek a trehalózról: egy multifunkcionális molekula. Glycobiology, 13 (4), 17–27.
- Finch, P. (1999). Szénhidrátok: Szerkezetek, szintézisek és dinamika. London, Egyesült Királyság: Springer-Science + Business Media, BV
- Stick, R. (2001). Szénhidrátok. Az élet édes molekulái. Academic Press.
- Stick, R. és Williams, S. (2009). Szénhidrátok: Az élet alapvető molekulái (2. kiadás). Elsevier.