FUKOZ: ÖZELLIKLERI, YAPISI, IŞLEVLERI - KIMYA - 2024

Fukoz (Fuc kısaltılır) ya da 6-deoksi-L-galaktoz kısmen altı karbonlu (deoksi şeker), oksijenden arındırılmış bir monosakarittir ampirik formüle Cı ₆ H ₁₂ O ₅ . Diğer monosakkaritler gibi, polihidrik bir şekerdir.

Bir hidroksil grubu, bir hidrojen atomu ile değiştirildiğinde, bir deoksisugar türetilir. Teorik olarak bu değiştirme, herhangi bir monosakkaridin herhangi bir hidroksil grubunu etkileyebilmesine rağmen, doğada çok az deoksisugar çeşidi vardır.

Kaynak: Edgar181

Bazı deoksisugarlar şunlardır: 1) DNA'nın bir parçası olan D-ribozdan türetilmiş deoksiriboz (2-deoksi-D-riboz); 2) D-mannozdan türetilen ramnoz (6-D-deoksimannoz); 3) L-galaktozdan elde edilen fukoz. İkincisi, D-galaktozdan türetilen D-fukozdan daha yaygındır.

Özellikleri ve yapısı

Fukoz ayrıca 6-deoksi-galakto-heksoz, fukopiranoz, galaktometiloz ve rodeoz adlarıyla da bilinir.

Normalde polisakkaritlerin ve glikoproteinlerin oluşumunda bulunmasına rağmen, monosakkarit olarak izole edilir, galaktozdan daha tatlıdır. Bunun nedeni, bir hidroksil grubunun bir hidrojen atomu ile değiştirilmesinin hidrofobik karakteri ve dolayısıyla molekülün tatlılığını arttırmasıdır.

Fukozun hidroksil grupları, diğer şekerlerle aynı reaksiyonlara girerek çok çeşitli asetaller, glikozitler, eterler ve esterler üretebilir.

Fukosilatlanmış bir biyomolekül, bir fukoziltransferazın etkisiyle, fukoz moleküllerinin glikosidik bağlar yoluyla bağlanmış olduğu bir biyomoleküldür. Glikosidik bağların hidrolizi, bir fukozidazın etkisiyle gerçekleştiğinde ve dolayısıyla fukozu ayırdığında, biyomolekülün defukosile olduğu söylenir.

Glukanlar fukosile edildikçe, glikoproteinlerin parçası olabilen veya olmayabilen fukanlar adı verilen daha karmaşık glukanlar üretilir. Sülfatlanmış fukanlar, sülfatlanmış L-fukoz kalıntıları içeren polisakkaritler olarak tanımlanır. Kahverengi alglere özgüdürler. Örnekler arasında ascophylane, sargasan ve pelvetan bulunur.

En çok incelenen fukanlardan biri, onlarca yıldır piyasada bulunan (Sigma-Aldrich Chemical Company) kahverengi alg Fucus vesiculosus'tan elde edilen fucoidandır.

Doğada dağılım

D-fukoz, mikroplar tarafından üretilen antibiyotik maddelerde ve konvolvulin, chartreusin, ledienoside ve keirotoxin gibi bitki glikozitlerinde bulunur.

L-fukoz, yosun, erik yaprağı, keten, soya ve kanola tohumu, kitre sakızı, patates hücresi duvarları, manyok yumruları, kivi meyvelerinden elde edilen polisakkaritlerin bir bileşenidir. Ceiba'nın kabuğu ve mısır kaliprasının mukigeli ve diğer bitkiler.

L-fukoz ayrıca deniz kestanesi yumurtalarında ve kurbağa yumurtalarını koruyan jelatinde de bulunur.

Memelilerde, L-fukozlu fukanlar, selektin aracılı lökosit-endotelyal adezyona etki eden ve çok sayıda ontogenetik olaya katılan ligandları oluşturur.

L-fukoz, gastrointestinal epitel ve kemik iliğinin fukosfingolipidlerinde bol miktarda bulunur ve kıkırdak ve keratinöz yapılarda küçük oranlarda görülür.

İnsanlarda, L-fukoz fukanlar, tükürük ve mide sularında bulunan glikoproteinlerin bir parçasıdır. Ayrıca ABO kan gruplarını tanımlayan antijenlerin bir parçasıdır. Anne sütünde çeşitli oligosakkaritlerde bulunurlar.

Fukoz metabolizması

Fukosiltransferazlar, fukozile oligosakaritlerin yapımında bir fukoz donörü olarak nükleotid ile aktive edilmiş bir fukoz formu olan GDP-fukozu kullanır.

GDP-fukoz, iki enzimin art arda etkisiyle GDP-mannozdan türetilir: GDP-mannoz 4,6-dehidrataz ve GDP-4-keto-6-deoksimanoz 3,5-epimeraz-4-redüktaz.

Bir NADP + kofaktörü kullanarak, ilk enzim GDP-mannozun dehidrasyonunu katalize eder. 6. pozisyonun indirgenmesi ve 4. pozisyonun oksidasyonu, GDP-6-deoksi-4-keto-mannoz üretir (reaksiyon sırasında, hibrit şekerin 4 pozisyonundan 6. pozisyonuna aktarılır).

NADPH'ye bağımlı olan ikinci enzim, GDP-6-deoksi-4-keto-mannozun 3 ve 5 pozisyonlarının epimerizasyonunu ve 4-keto grubunun indirgenmesini katalize eder.

Bakteriler, bu şeker için katabolik enzimleri kodlayan fukozla indüklenebilir bir operon aracılığıyla tek karbon ve enerji kaynağı olarak fukoz kullanarak büyüyebilirler.

Yukarıdaki işlem şunları içerir: 1) bir geçirgenliğin aracılık ettiği hücre duvarından serbest fukoz girişi; 2) fukuloz (bir ketoz) oluşturmak için fukozun (bir aldoz) izomerizasyonu; 3) fukuloz-1-fosfat oluşturmak için fukulozun fosforilasyonu; 4) fukuloz-1-fosfattan laktaldehit ve dihidroksiaseton fosfat oluşturmak için bir aldolaz reaksiyonu.

Özellikleri

Kanserdeki rolü

Birçok kanseröz tümör tipinin semptomları arasında, değiştirilmiş bir oligosakarit kompozisyonuna sahip olmasıyla ayırt edilen glukana bağlı proteinlerin varlığı yer alır. Fukanların öne çıktığı bu anormal glukanların varlığı, bu tümörlerin malignite ve metastatik potansiyeli ile bağlantılıdır.

Göğüs kanserinde tümör hücreleri, glikoproteinlere ve glikolipidlere fukoz katar. Fukoz, kanser kök hücrelerinin aktivasyonunu, hematojenik metastazı ve hücre dışı matrisler yoluyla tümörlerin istilasını destekleyerek bu kanserin ilerlemesine katkıda bulunur.

Akciğer karsinomu ve hepatokarsinojenezde, artan fukoz ekspresyonu, yüksek bir metastatik potansiyel ve düşük bir hayatta kalma olasılığı ile ilişkilidir.

Buna karşılık, bazı sülfatlanmış fukanlar, meme, akciğer, prostat, mide, kolon ve rektum kanserine neden olanlar dahil olmak üzere kanser hücre hatları ile yapılan çok sayıda in vitro araştırmada belirlendiği üzere, kanser tedavisinde umut verici maddelerdir.

Diğer hastalıklardaki rolü

Serum immünoglobulinlerinde fukanların artan ekspresyonu, juvenil ve yetişkin romatoid artrit ile ilişkilendirilmiştir.

Lökosit yapışma eksikliği II, Golgi aparatında bulunan bir FDP-fukoz taşıyıcısının aktivitesini değiştiren mutasyonlara bağlı nadir görülen bir doğumsal hastalıktır.

Hastalar zihinsel ve psikomotor gerilikten muzdariptir ve tekrarlayan bakteriyel enfeksiyonlardan muzdariptir. Bu hastalık oral fukoza olumlu yanıt verir.

Biyomedikal potansiyel

Kahverengi alglerden elde edilen sülfatlanmış fukanlar, terapötik potansiyele sahip bileşiklerin önemli rezervuarlarıdır.

Anti-enflamatuar ve antioksidan özelliklere sahiptirler, enfeksiyon bölgelerinde lenfositlerin göçünü inhibe eder ve sitokinlerin salınmasını desteklerler. Lenfositleri ve makrofajları aktive ederek bağışıklık tepkisini arttırırlar.

Antikoagülan özelliklere sahiptirler. Ağızdan, insan hastalarda trombosit agregasyonunu inhibe ettikleri gösterilmiştir.

Antibiyotik ve antiparazitik potansiyele sahiptirler ve mide patojenik Helicobacter pylori bakterisinin büyümesini engellerler. Parazitleri öldürür Plasmodium spp. (sıtmaya neden olan ajan) ve Leishmania donovani (Amerikan viscerotropic leishmaniasis'in nedensel ajanı).

Son olarak, Arenavirüs, Sitomegalovirüs, Hantavirüs, Hepadnavirüs, HIV, herpes simpleks virüsü ve grip virüsü dahil olmak üzere insan sağlığı için büyük öneme sahip birkaç virüsün hücreye girişini engelleyen güçlü antiviral özelliklere sahiptirler.

Referanslar

1. Becker, DJ, Lowe, JB 2003. Fukoz: memelilerde biyosentez ve biyolojik işlev. Glycobiology, 13, 41R-53R.
2. Deniaud-Bouët, E., Hardouin, K., Potin, P., Kloareg, B., Hervé, C. 2017. Kahverengi alg hücresi duvarları ve fukoz içeren sülfatlı polisakkaritler hakkında bir inceleme: hücre duvarı bağlamı, biyomedikal özellikler ve anahtar araştırma zorlukları Carbohydrate Polymers, http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.07.082.
3. Flowers HM 1981. D- ve L-fukozun kimyası ve biyokimyası. Karbonhidrat Kimyası ve Biyokimyadaki Gelişmeler, 39, 279–345.
4. Listinsky, JJ, Siegal, GP, Listinsky, CM 2011. α-L-fukozun insan meme kanserinde ortaya çıkan önemi: bir inceleme. Am J. Transl. Res., 3, 292-322.
5. Murray, RK, vd. 2003. Harper'ın resimli biyokimyası. McGraw-Hill, New York.
6. Pereira, L. 2018. Alglerin tedavi edici ve besleyici kullanımları. CRC Press, Boca Raton.
7. Staudacher, E., Altmann, F., Wilson, IBH, März, L. 1999. N-glikanlardaki Fukoz: bitkiden insana. Biochimica et Biophysica Açta, 1473, 216–236.
8. Tanner, W., Loewus, FA 1981. Bitki karbonhidratları II. Hücre dışı karbonhidratlar. Springer, New York.
9. Vanhooren, PT, Vandamme, EJ 1999. L-fukoz: oluşum, fizyolojik rol, kimyasal, enzimatik ve mikrobiyal sentez. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 74, 479-497.