- Caracteristici și structură
- Distribuție în natură
- Metabolizarea fucozei
- Caracteristici
- Rolul în cancer
- Rolul în alte boli
- Potențial biomedical
- Referințe
Fucoza (prescurtat Fuc) sau 6-deoxi-L-galactoză este o monozaharidă parțial dezoxigenata (deoxysugar) de șase atomi de carbon cu formula empirică C 6 H 12 O 5 . Ca și alte monosacharide, este un zahăr polihidric.
Atunci când o grupare hidroxil este înlocuită cu un atom de hidrogen, este derivat un deoxizugar. Deși teoretic această înlocuire ar putea afecta orice grupare hidroxil a oricărui monosacharid, în natură există o varietate mică de dezoizugari.
Sursa: Edgar181
Unii dezoxiugari sunt: 1) dezoxiriboza (2-deoxi-D-riboza), derivată din D-riboza, care face parte din ADN; 2) ramnoza (6-D-dezoxmannoza), derivată din D-manoza; 3) fucoză, derivată din L-galactoza. Acesta din urmă este mai frecvent decât D-fucoza, derivată din D-galactoza.
Caracteristici și structură
Fucoza este cunoscută și prin denumirile 6-deoxi-galacto-hexoză, fucopirană, galactometiloză și rodoză.
Deși se găsește în mod normal în formarea polizaharidelor și glicoproteinelor, izolate ca monosacharide, este mai dulce decât galactoza. Acest lucru se datorează faptului că înlocuirea unei grupări hidroxil cu un atom de hidrogen crește caracterul hidrofob și, prin urmare, dulceața moleculei.
Grupările hidroxil ale fucozei pot suferi aceleași reacții ca și alte zaharuri, producând o mare varietate de acetali, glicozide, eter și esteri.
O biomoleculă fucosilată este una la care, prin acțiunea unei fucosiltransferază, moleculele de fucoză au fost atașate prin legături glicozidice. Atunci când hidroliza legăturilor glicozidice are loc prin acțiunea unei fucosidaze, care separă astfel fucoza, se spune că biomolecula a fost defucosilată.
Deoarece glucanii sunt fucosilați, sunt generați glucani mai complexi, numiți fucani, care pot face sau nu parte din glicoproteine. Fucanii sulfati sunt definiți ca acei polizaharide care conțin reziduuri sulfate de L-fucoză. Sunt tipice algelor brune. Exemple includ ascofilan, sargasan și pelvetan.
Unul dintre cei mai bine studiați fucani este fucoidanul, obținut din alga brună Fucus vesiculosus, care se află pe piață (Sigma-Aldrich Chemical Company) de zeci de ani.
Distribuție în natură
D-fucoza este prezentă în substanțele antibiotice produse de microbi și în glicozidele vegetale, cum ar fi convolvulina, chartreusina, ledienozida și keirotoxina.
L-fucoza este un component al polizaharidelor din alge, frunze de prune, in, semințe de soia și canola, gumă tragacantă, pereți celulari de cartofi, tuberculii de maniuca, fructe de kiwi, coaja ceiba și mucigelul caliptrei de porumb, precum și a altor plante.
L-fucoza este prezentă și în ouăle de arici de mare și în gelatina care protejează ouăle de broască.
La mamifere, L-fucoza-fucani formează liganzii care acționează asupra aderenței leucocite-endoteliale mediate de selectină și participă la numeroase evenimente ontogenetice.
L-fucoza este abundentă în fucosfingolipidele epiteliului gastrointestinal și ale măduvei osoase și apare în proporții mici în cartilaj și în structurile keratinoase.
La om, fucanele L-fucoză fac parte din glicoproteine din salivă și sucuri gastrice. De asemenea, fac parte din antigenele care definesc grupele de sânge ABO. Sunt prezenți în diferite oligozaharide în laptele matern.
Metabolizarea fucozei
Fucosiltransferazele folosesc Puco-fucoza, o formă activă de fucoză nucleotidă, ca donator de fucoză în construcția oligozaharidelor fucozilate.
PIB-fucoza este derivată din PIB-manoză prin acțiunea succesivă a două enzime: PIB-manoză 4,6-dehidratază și PIB-4-ceto-6-deoximanoză 3,5-epimerază-4-reductază.
Folosind un cofactor NADP +, prima enzimă catalizează deshidratarea PIB-mannoză. Reducerea poziției 6 și oxidarea poziției 4 produc PIB-6-deoxi-4-ceto-manoză (în timpul reacției, hibridul este transferat de la poziția 4 la 6 a zahărului).
A doua enzimă, care depinde de NADPH, catalizează epimerizarea pozițiilor 3 și 5 și reducerea grupului 4-ceto, din PIB-6-deoxi-4-ceto-manoză.
Bacteriile pot crește utilizând fucoza ca unică sursă de carbon și energie cu ajutorul unui operon fucoz-inductibil care codifică enzimele catabolice pentru acest zahăr.
Procesul de mai sus implică: 1) intrarea de fucoză liberă prin peretele celular mediat de o permează; 2) izomerizarea fucozei (o aldoză) pentru a forma fucoză (o cetoză); 3) fosforilarea fuculozei pentru a forma fuculoza-1-fosfat; 4) o reacție de aldolază pentru a forma lactaldehidă și fosfat de dihidroxiacetonă din fuculoză-1-fosfat.
Caracteristici
Rolul în cancer
Printre simptomele multor tipuri de tumori canceroase se numără prezența proteinelor legate de glucan, care se disting prin faptul că au o compoziție modificată de oligozaharide. Prezența acestor glucani anormali, printre care se evidențiază fucani, este legată de malignitatea și potențialul metastatic al acestor tumori.
În cancerul de sân, celulele tumorale încorporează fucoză în glicoproteine și glicolipide. Fucoza contribuie la progresia acestui cancer, favorizând activarea celulelor stem cancerului, metastaza hematogenă și invazia tumorilor prin matrice extracelulare.
În carcinomul pulmonar și hepatocarcinogeneză, expresia crescută a fucozei este asociată cu un potențial metastatic ridicat și cu o probabilitate scăzută de supraviețuire.
În schimb, unele fucane sulfate sunt substanțe promițătoare în tratamentul cancerului, așa cum a fost determinat de numeroase studii in vitro cu linii de celule canceroase, inclusiv cele care provoacă cancer de sân, plămâni, prostată, gastric, colon și rect.
Rolul în alte boli
Expresia crescută de fucani în imunoglobulinele serice a fost asociată cu artrita reumatoidă juvenilă și adultă.
Deficitul de aderență II de leucocite este o boală congenitală rară datorată mutațiilor care modifică activitatea unui transportor FDP-fucoză localizat în aparatul Golgi.
Pacienții suferă de retard mental și psihomotor și suferă de infecții bacteriene recurente. Această boală răspunde favorabil la doze orale de fucoză.
Potențial biomedical
Fucansul sulfat obținut din alge brune sunt rezervoare importante ale compușilor cu potențial terapeutic.
Au proprietăți antiinflamatorii și antioxidante, inhibând migrarea limfocitelor la locurile de infecție și favorizând eliberarea de citokine. Ele cresc răspunsul imun prin activarea limfocitelor și a macrofagelor.
Au proprietăți anticoagulante. Pe cale orală, s-a dovedit că inhibă agregarea plachetară la pacienții umani.
Au potențial antibiotic și antiparazitar și inhibă creșterea bacteriei patogene stomacale Helicobacter pylori. Ucide paraziții Plasmodium spp. (agent cauzal al malariei) și Leishmania donovani (agent cauzal al leishmaniozei viscerotrope americane).
În cele din urmă, acestea au proprietăți antivirale puternice, inhibând intrarea în celulă a mai multor virusuri de o importanță deosebită pentru sănătatea umană, inclusiv Arenavirus, Cytomegalovirus, Hantavirus, Hepadnavirus, HIV, virusul herpes simplex și virusul gripal.
Referințe
- Becker, DJ, Lowe, JB 2003. Fucoză: biosinteză și funcție biologică la mamifere. Glicobiologie, 13, 41R-53R.
- Deniaud-Bouët, E., Hardouin, K., Potin, P., Kloareg, B., Hervé, C. 2017. O recenzie despre pereții celulelor algale brune și polizaharidele sulfate care conțin fucoză: contextul peretelui celular, proprietăți biomedicale și cheie provocări de cercetare Polimeri carbohidrați, http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.07.082.
- Flori HM 1981. Chimie și biochimie D- și L-fucoză. Progrese în chimia carbohidraților și biochimie, 39, 279-345.
- Listinsky, JJ, Siegal, GP, Listinsky, CM 2011. Importanța emergentă a α-L-fucozei în cancerul de sân uman: o recenzie. Am. J. Transl. Rez., 3, 292-322.
- Murray, RK și colab. 2003. Biochimia ilustrată a lui Harper. McGraw-Hill, New York.
- Pereira, L. 2018. Utilizări terapeutice și nutritive ale algelor. CRC Press, Boca Raton.
- Staudacher, E., Altmann, F., Wilson, IBH, März, L. 1999. Fucoză în N-glicani: de la plantă la om. Biochimica et Biophysica Acta, 1473, 216–236.
- Tanner, W., Loewus, FA 1981. Carbohidrați vegetali II. Carbohidrați extracelulari. Springer, New York.
- Vanhooren, PT, Vandamme, EJ 1999. L-fucoză: apariție, rol fiziologic, sinteză chimică, enzimatică și microbiană. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 74, 479-497.