Trehalose הוא דו סוכר מורכב משני גלוקוז α-D-שנמצא חרקים רבים, פטריות ומיקרואורגניזמים, אבל זה לא יכול להיות מסונתז על ידי חוליות. בדומה לסוכרוז, זהו דיסכריד שאינו מקטין ויכול ליצור גבישים פשוטים.
טרלהוזה היא פחמימות עם מעט ממתיק, מסיסים מאוד במים ומשמשים כמקור אנרגיה ולהיווצרות שלד שלד צ'יטין אצל חרקים רבים. זהו חלק מממברנות התאים של חרקים ומיקרואורגניזמים שונים, המסנתזים אותו.
ייצוג Haworth עבור Trehalose (מקור: Fvasconcellos 18:56, 17 אפריל 2007 (UTC) באמצעות ויקימדיה Commons)
הוא משמש בתעשיית המזון כמייצב וחומר לחות. הוא קיים במיץ קנה סוכר כמוצר שנוצר לאחר חיתוך קנים, והוא יציב במיוחד לחימום ולאמצעי החומצה.
במעי האנושי, כתוצאה מהאנזים טרלהאז (קיים בווילי של המעי הדק), מטהרלוס מתפרק לגלוקוזה, הנספגת יחד עם נתרן. היעדר טרלהאז מייצר חוסר סובלנות לפטריות.
מאפיינים ומבנה
טרלהוז תואר לראשונה על ידי וויג'רס בשנת 1832 כסוכר לא ידוע שנמצא ב"ארגון שיפון "(Claviceps purpurea), פטרייה רעילה.
מאוחר יותר, ברטלוט מצא אותו בפקעות של חיפושית בשם לרינוס מקולטה, המכונה בדרך כלל טרלהלה. מכאן שמקור השם טרלהוז.
Trehalose (α-D-glucopyranosyl α-D-glucopyranoside) הוא דיסאצריד שאינו מקטין, בו שני שאריות D- גלוקוזות מקושרות, אחת לשניה, באמצעות מימן אנומר. טרלהוז מופץ באופן נרחב בצמחים, בשמרים, בחרקים, בפטריות ובחיידקים, אך לא נמצא בחוליות.
צ'יטין בתוך השלד החיצוני של חרקים נוצר מ- UDP-N-אצטיל-גלוקוזאמין על ידי פעולה של גליקוזילטרנספרז הנקרא צ'יטין סינתז. בחרקים, UDP-N-acetyl-glucosamine מסונתז מטרהולוז.
ביוסינתזה
ישנם חמישה מסלולים עיקריים לביוסינתזה של trehalose, מתוכם שלושה הנפוצים ביותר.
הראשונה תוארה בשמרים והיא כוללת עיבוי של גלוקוזה UDP וגלוקוזה 6-פוספט על ידי גלוקוזילטרנספרז טראתוז 6-פוספט סינתזת, כדי לייצר אסתרים של חומצה זרחתית טרלהוז על ידי טרלהוז 6-פוספטאז.
המסלול השני תואר לראשונה בסוג הסוג Pimelobacter וכרוך בהפיכתו של מלטוז לטרלהוזה, תגובה שמזוהמת על ידי האנזים trehalose synthetase, טרנסגלוקוזידאז.
הדרך השלישית תוארה בסוגים שונים של פרוקריוטים, והיא כוללת איזומרזציה והידרוליזה של שאריות המלטוז הסופית של מלטו-אוליגוסכריד על ידי פעולת סדרת אנזימים לייצור טרלהוזה.
בעוד שרוב האורגניזמים משתמשים רק באחד מהנתיבים הללו לצורך היווצרות טרלהוז, mycobacteria ו- corynebacteria משתמשים בכל שלושת המסלולים עבור סינתזה של trehalose.
טרלהוזה מנוהלת על ידי הידרולאז גלוקוזיד הנקרא טרלהוזה. בעוד שחולייתנים אינה מסנתזת טרלהוז, היא מתקבלת במעי כאשר היא נבלעת ומויצת על ידי טרלהוזה.
מבחינה תעשייתית, סינתזה טרלהוזה אנזימטית מתשתית עמילן תירס עם האנזימים מלטו-אוליגוסיל-טרלהוז סינטטזה ומלטו-אוליגוסיל-טרלהוזה הידרוקסילאז, מאת Arthrobacter Ramosus.
מאפיינים
שלוש תפקודים ביולוגיים בסיסיים תוארו לטרלהוזה.
1- כמקור לפחמן ואנרגיה.
2- כמגן לחץ (בצורת, מלחת אדמה, חום ולחץ חמצוני).
3 - כאות או כמולקולה רגולטורית של חילוף חומרים מהצומח.
בהשוואה לסוכרים אחרים, לטרלהוז יש יכולת גדולה בהרבה לייצב קרומים וחלבונים כנגד התייבשות. יתר על כן, טרלהוז מגן על התאים מפני לחץ חמצוני וקלורי.
יש אורגניזמים שיכולים לשרוד גם כאשר איבדו עד 90% מתכולת המים שלהם ויכולת זו, במקרים רבים, קשורה לייצור כמויות גדולות של טרלהוז.
לדוגמא, תחת התייבשות איטית, הנמודה Aphelenchus avenae ממירה יותר מ 20% ממשקלו היבש לטרלהוז וההישרדות שלו קשורה לסינתזה של סוכר זה.
נראה כי היכולת של הטרלהוז לשמש כמגן על דו שכבתי השומנים של קרומי התא, קשורה למבנה הייחודי שלה, המאפשר לקרומים לשמור על נוזלים. זה מונע כנגד מיזוג והפרדת שלבי הקרום ולכן מונע את קריעתם והתפוררותם.
הקונפורמציה המבנית של צדפת טרלהוז (דו-חיים) שנוצרת על ידי שתי טבעות סוכר הפונות זו לזו, מאפשרת להגן על חלבונים ועל פעילותם של אנזימים רבים. הטרלהוז מסוגל ליצור מבנים מזוגגיים לא קריסטליים בתנאי התייבשות.
בהיותו טרחלוזה הוא דיסכריד חשוב המופץ באופן נרחב, הוא גם חלק מהמבנה של אוליגוסכרידים רבים המצויים בצמחים ובעלי חיים חסרי חוליות.
זהו הפחמימה העיקרית בהמולימפה של חרקים והיא נצרכת במהירות בפעילות אינטנסיבית כמו טיסה.
פונקציות בענף
בתעשיית המזון הוא משמש כחומר מייצב והרטבה, וניתן למצוא אותו במשקאות חלב בטעם, תה קר, מוצרים מעובדים על בסיס דגים או מוצרים אבקתיים. יש לו גם יישומים בתעשיית התרופות.
הוא משמש להגנה על מזון קפוא ובהיותו יציב לשינויי טמפרטורה, למניעת שינוי צבע כהה של משקאות. הוא משמש גם לדיכוי ריחות.
בשל עוצמת הלחות הגדולה שלו ותפקודו המגן על חלבונים, הוא כלול במוצרים רבים המיועדים לטיפול בעור ובשיער.
מבחינה תעשייתית הוא משמש גם כממתיק להחלפת סוכר בממתקים, קונדיטוריה, שוקולד ומשקאות אלכוהוליים.
פונקציות ביולוגיות ניסיוניות
בבעלי חיים ניסיוניים, כמה מחקרים הראו כי טרחלוז מסוגל להפעיל גן (אלוקס 3) המשפר את רגישות האינסולין, מפחית גלוקוז בכבד ומגביר את חילוף החומרים של השומן. נראה שמחקר זה מבטיח בעתיד לטיפול בהשמנת יתר, כבד שומני וסוכרת מסוג II.
עבודות אחרות הראו כמה יתרונות בשימוש בטרלהוז בבעלי חיים ניסיוניים, כמו עלייה בפעילות מקרופאגים להפחתת פלאק אטרומטי ובכך "לנקות את העורקים".
נתונים אלה חשובים מאוד, מכיוון שהם יאפשרו בעתיד להשפיע באופן יעיל על מניעת כמה מחלות לב וכלי דם תכופות מאוד.
הפניות
- Crowe, J., Crowe, L., & Chapman, D. (1984). שימור קרומים באורגניזמים anhydrobiotic: תפקיד הטרלהוזה. מדע, 223 (4637), 701–703.
- Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., & Carroll, D. (2003). תובנות חדשות על טרלהוזה: מולקולה רב תכליתית. גליקוביולוגיה, 13 (4), 17–27.
- Finch, P. (1999). פחמימות: מבנים, סינתזות ודינמיקה. לונדון, בריטניה: Springer-Science + Media Media, BV
- סטיק, ר '(2001). פחמימות. מולקולות החיים המתוקות. עיתונות אקדמית.
- סטיק, ר. וויליאמס, ס. (2009). פחמימות: המולקולות החיוניות של החיים (מהדורה שנייה). אלזביאר.