פוקוזה: מאפיינים, מבנה, פונקציות - כִּימִיָה - 2025

פוקוז (מקוצר FUC), או 6-deoxy-L-גלקטוז הוא monosaccharide deoxygenated חלקית (deoxysugar) של שישה פחמנים עם נוסחה אמפירית C ₆ H ₁₂ O ₅ . בדומה למונוסכרידים אחרים, זהו סוכר רב-מימדי.

כאשר קבוצת הידרוקסיל מוחלפת על ידי אטום מימן, נגזר deoxysugar. אף כי תיאורטית תחליף זה יכול להשפיע על כל קבוצת הידרוקסיל של מונוסכריד כלשהו, ​​אך בטבע יש מגוון מועט של deoxysugars.

מקור: Edgar181

כמה deoxysugars הם: 1) deoxyribose (2-deoxy-D-ribose), שמקורם ב- D-ribose, שהוא חלק מ- DNA; 2) רמנוזה (6-D-deoxymannose), הנגזרת מ- D-mannose; 3) פוקוזה, הנגזרת מ- L-galactose. האחרון נפוץ יותר מ- D-fucose, שמקורו ב- D-galactose.

מאפיינים ומבנה

Fucose ידוע גם בשמות 6-deoxy-galacto-hexose, fucopyranose, galactomethylose, and rodeose.

למרות שהוא בדרך כלל נמצא ביצירת פוליסכרידים וגליקופרוטאינים, מבודד כמונוסכריד, הוא מתוק יותר מגלקטוז. זה נובע מהעובדה שהחלפת קבוצת הידרוקסיל על ידי אטום מימן מגדילה את האופי ההידרופובי, ולכן מתיקות המולקולה.

קבוצות ההידרוקסיל של פוקוזה יכולות לעבור את אותן תגובות כמו סוכרים אחרים, לייצר מגוון רחב של אצטלים, גליקוזידים, אתרים ואסטרים.

מולקולת פוקוזילית היא כזו שאליה, באמצעות פעולתו של פוקוסילטרנספרז, נקשרו מולקולות פוקוזה דרך קשרים גליקוזידיים. כאשר ההידרוליזה של קשרים גליקוזידיים מתרחשת על ידי פעולה של פוקוזידאז, ובכך מפרידה את הפוקוזה, כך נאמר כי הביומולקולה הינה דעוקה-גלילית.

ככל שגלוקנים מוגדרים פוקוזילציה, נוצרים גלוקנים מורכבים יותר הנקראים פוקנים, אשר עשויים להיות חלק מהגליקופרוטאינים או לא. פוקנים גופרתיים מוגדרים כאותם פוליסכרידים המכילים שאריות L-fucose גופרתיות. הם אופייניים לאצות חומות. דוגמאות לכך כוללות אסקופילן, סרגסאן ואגן.

אחד הפוקנים הנחקרים ביותר הוא פוקואידן, שהושג מהאצות החומות Fucus vesiculosus, שנמצא בשוק (Sigma-Aldrich Chemical Chemical Company) מזה עשרות שנים.

התפלגות בטבע

D-fucose קיים בחומרים אנטיביוטיים המיוצרים על ידי חיידקים, ובגלוקוזידים צמחיים, כמו convolvulin, chartreusin, ledienoside ו- keirotoxin.

ל-פוקוזה הוא מרכיב של פוליסכרידים מאצות, עלי שזיף, פשתן, זרעי סויה וקנולה, טרגנט מסטיק, קירות תאי תפוח אדמה, פקעות קסאבה, פרי קיווי, קליפת הצייבה והמוקיגל של קליפרת התירס, כמו גם צמחים אחרים.

L-Fucose קיים גם בביצי קיפודי ים ובג'לטין המגן על ביצי צפרדע.

אצל יונקים, פוקאנים עם L-fucose יוצרים את הליגנדים הפועלים על הידבקות של leukocyte-endothelial בתיווך סלקטין, ומשתתפים באירועים אונטוגנטיים רבים.

L-Fucose נמצא בשפע ב fucosphingolipids של האפיתל של מערכת העיכול ומח העצם, ומופיע בפרופורציות קטנות בסחוס ובמבנים קרניים.

אצל בני אדם, פוקאנים מסוג L-fucose הם חלק מהגליקופרוטאינים ברוק ומיצי קיבה. הם גם חלק מהאנטיגנים המגדירים קבוצות דם ABO. הם קיימים באוליגוסכרידים שונים בחלב אם.

מטבוליזם של פוקוזה

פוקוסיל-טראנספרזות משתמשות בתמ"ג-פוקוזה, סוג של פוקוזה המופעלת על ידי נוקלאוטידים, כתורמת פוקוזה בבניית אוליגוסכרידים פוקוזילטיים.

התמ"ג-פוקוזה נגזר מתמ"ג-מנווז על ידי פעולה רצופה של שני אנזימים: תמ"ג-מנוזה 4,6-דהידראזאז ו- GDP-4-keto-6-deoximanose 3,5-epimerase-4-reductase.

בעזרת קופקטור NADP +, האנזים הראשון מזרז את ההתייבשות של תאי-מנוז. הפחתה של מיקום 6 וחמצון של מיקום 4 מייצרת תוצר 6-deoxy-4-keto-mannose (במהלך התגובה, ההיברידית מועברת מעמדה 4 ל- 6 של הסוכר).

האנזים השני, שהוא תלוי ב- NADPH, מזרז את האפימריזציה של עמדות 3 ו -5, ואת הפחתת קבוצת 4-הקטו, של התוצר 6-deoxy-4-keto-mannose.

חיידקים יכולים לגדול באמצעות פוקוזה כמקור היחיד לפחמן ואנרגיה באמצעות אופרון הניתן לגורם של פוקוזה המקודד אנזימים קטבוליים לסוכר זה.

התהליך שלעיל כולל: 1) כניסה של פוקוזה חופשית דרך דופן התא המתווכת על ידי permease; 2) איזומריזציה של פוקוזה (אלדוז) ליצירת fuculose (קטוזה); 3) זרחן של פוקוזה ליצירת פוקולוז-1-פוספט; 4) תגובת אלדולאז ליצירת לקטלדהיד ופוספט דיהידרוקסיצטון מפוקולוזה-1-פוספט.

מאפיינים

תפקיד בסרטן

בין התסמינים של סוגים רבים של גידולים סרטניים ניתן למצוא את נוכחותם של חלבונים הקשורים לגלוקן המובחנים על ידי בעלי הרכב אוליגוסכרידי שונה. נוכחותם של גלוקנים חריגים אלה, שביניהם פוקאן בולטת, קשורה לממאירות ולפוטנציאל הגרורתי של גידולים אלה.

בסרטן השד, תאי הגידול משלבים פוקוזה בגליקופרוטאינים ובגליקוליפידים. פוקוזה תורמת להתקדמות סרטן זה, ומעדיפה את הפעלת תאי הגזע הסרטניים, גרורות המטוגניות ופלישה של גידולים באמצעות מטריצות חוץ תאיות.

בקרצינומה ריאה ובהפטוקארצינוגנזה, ביטוי מוגבר של פוקוזה קשור לפוטנציאל גרורתי גבוה והסתברות נמוכה להישרדות.

לעומת זאת, חלק מהפוקנים המושרים הם חומרים מבטיחים לטיפול בסרטן, כפי שנקבע על ידי מספר מחקרים חוץ גופיים עם שורות תאים סרטניים, כולל כאלה הגורמים לסרטן שד, ריאות, ערמונית, קיבה, מעי גס וחלחולת.

תפקיד במחלות אחרות

ביטוי מוגבר של פוקנים באימונוגלובולינים בסרום נמצא קשור לדלקת מפרקים שגרונית לנוער ובוגר.

חסר הדבקה בלוקוציט II היא מחלה מולדת נדירה כתוצאה ממוטציות המשנות את פעילותו של טרנספורטר FDP-Fucose הנמצא במנגנון גולגי.

חולים סובלים מפיגור שכלי ופסיכו-מוטורי, וסובלים מדלקות חיידקיות חוזרות. מחלה זו מגיבה לטובה למינונים של פוקוזה דרך הפה.

פוטנציאל ביו-רפואי

פוקנים גופרתיים המתקבלים מאצות חומות הם מאגרים חשובים של תרכובות בעלות פוטנציאל טיפולי.

יש להם תכונות אנטי דלקתיות ונוגדי חמצון, ומעכבים את נדידת הלימפוציטים באתרי זיהום ומעדיפים את שחרור הציטוקינים. הם מגבירים את התגובה החיסונית על ידי הפעלת לימפוציטים ומקרופאגים.

יש להם תכונות נוגדות קרישה. דרך הפה, הוכח שהם מעכבים את הצטברות הטסיות בקרב חולים אנושיים.

יש להם פוטנציאל אנטיביוטי ואנטי-פרזיטיבי ומעכבים את צמיחת החיידק הפתוגני בקיבה הליקובקטר פילורי. הורג טפילים Plasmodium spp. (גורם סיבתי למלריה) ולשמניה דונובני (גורם סיבתי של לישמניאזיס אמריקאי).

לבסוף יש להם תכונות אנטי-ויראליות עוצמתיות, ומעכבים את כניסתם לתא של כמה נגיפים בעלי חשיבות רבה לבריאות האדם, כולל נגיף ארנו-וירוס, ציטומגלובירוס, Hantavirus, Hepadnavirus, HIV, נגיף הרפס סימפלקס ונגיף שפעת.

הפניות

1. בקר, DJ, Lowe, JB 2003. Fucose: ביוסינתזה ותפקוד ביולוגי אצל יונקים. גליקוביולוגיה, 13, 41R-53R.
2. Deniaud-Bouët, E., Hardouin, K., Potin, P., Kloareg, B., Hervé, C. 2017. סקירה על קירות תא אצות חומים ופוליסכרידים המכילים פוקוזה: הקשר של קיר התא, תכונות ביו-רפואיות ומפתח מחקרים מאתגרים פולימרים פחמימות, http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.07.082.
3. פרחים HM 1981. כימיה וביוכימיה של D- ו- L-Fucose. התקדמות בכימיה של פחמימות וביוכימיה, 39, 279–345.
4. Listinsky, JJ, Siegal, GP, Listinsky, CM 2011. החשיבות המתהווה של α-L-fucose בסרטן השד האנושי: סקירה. אמ. ג'. תרגום. מיל ', 3, 292-322.
5. מוריי, RK, et al. 2003. הביוכימיה המאוירת של הרפר. מקגרו היל, ניו יורק.
6. Pereira, L. 2018. שימושים טיפוליים ותזונתיים באצות. הוצאת CRC, בוקה רטון.
7. Staudacher, E., Altmann, F., Wilson, IBH, März, L. 1999. Fucose ב- N-glycans: מצמח לגבר. Biochimica et Biophysica Acta, 1473, 216–236.
8. Tanner, W., Loewus, FA 1981. פחמימות צמחיות II. פחמימות חוץ תאיות. שפרינגר, ניו יורק.
9. Vanhooren, PT, Vandamme, EJ 1999. L-fucose: התרחשות, תפקיד פיזיולוגי, סינתזה כימית, אנזימטית ומיקרוביאלית. כתב העת לטכנולוגיה כימית וביוטכנולוגיה, 74, 479-497.