Лакто-N-тетраоза


Лакто-Н-тетраоза

Химическая структура лакто -N -тетраозы
Имена
Название ИЮПАК
N -[(4-дезокси- D -глюкоз-4-ил 3-дезокси-β- D -галактопиранозид-3-ил) β- D -галактопиранозил-(1→3)-(2-дезокси-β- D -глюкопиранозид-2-ил)]ацетамид
Систематическое название ИЮПАК
N -[(2 S ,3 R ,4 R ,5 S ,6 R )-2-{[(2 R ,3 S ,4 S ,5 R ,6 S )-3,5-дигидрокси-2-(гидроксиметил)-6-{[(2 R ,3 R ,4 R ,5 R )-1,2,4,5-тетрагидрокси-6-оксогексан-3-ил]окси}оксан-4-ил]окси}-5-гидрокси-6-(гидроксиметил)-4-{[(2 R ,3 R ,4 S ,5 R ,6 R )-3,4,5-тригидрокси-6-(гидроксиметил)оксан-2-ил]окси}оксан-3-ил]ацетамид
Другие имена
β- D -Gal-(1→3)-β- D -GlcNAc-(1→3)-β- D -Gal-(1→4)- D- Glc
Идентификаторы
  • 14116-68-8 проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
ЧЭБИ
  • ЧЕБИ:30248
ChEMBL
  • ChEMBL595538
ChemSpider
  • 389818
КЕГГ
  • С06371
CID PubChem
  • 440993
УНИИ
  • 46XNQ2LX59 проверятьИ
  • DTXSID10331554
  • ИнХI=1S/C26H45NO21/c1-6(32)27-11-21(47-25-18(39)15(36)12(33)7(2-28)44-25)13(34)8( 3-29)43-24(11)48-22-14(35)9(4-30)45-26(19(22)40)46-20-10(5-31)4 2-23(41)17(38)16(20)37/h7-26,28-31,33-41H,2-5H2,1H3,(H,27,32)/t7-,8-,9- ,10-,11-,12+,13-,14+,15+,16-,17-,18-,19-,20-,21-,22+,23?,24+,25+,26 +/м1/с1
    Ключ: AXQLFFDZXPOFPO-FSGZUBPKSA-N
  • CC(=O)N[C@@H]1[C@H]([C@@H]([C@H](O[C@H]1O[C@H]2[C@H] ([C@H](O[C@H]([C@@H]2O)O[C@@H]3[C@H](OC([C@@H]([C@H] 3O)O)O)CO)CO)O)CO)O)O[C@H]4[C@@H]([C@H]([C@H]([C@H](O4) СО)О)О)О
Характеристики
С 26 Н 45 Н О 21
Молярная масса707,632  г·моль −1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
Химическое соединение

Лакто -N -тетраоза — сложный сахар , содержащийся в человеческом молоке . Это один из немногих охарактеризованных олигосахаридов женского молока (HMO), который ферментативно синтезируется из субстрата лактозы . Он биологически важен для раннего развития кишечной флоры младенца .

Структура

Лакто -N - тетраоза — это тетрасахарид, состоящий из четырех моносахаридных единиц в следующем порядке: галактоза , N -ацетилглюкозамин , еще одна галактоза и глюкоза , соединенные «1-3 β-связями» в линейную цепь. [1] Он имеет химическую формулу C26H45NO21 , общую с его родственным олигосахаридом женского молока — лакто - N - неотетраозой . [2] Молекула, состоящая из первых двух моносахаридных единиц, называется лакто-N-биозой (предположительно, потому что это биоза, содержащая атом азота и входящая в состав молока). Когда она присоединена к молекуле лактозы, тетрасахарид называется лакто - N -тетраозой. [3]

Это восстанавливающий сахар со свободным аномерным центром на конце молекулы глюкозы, что указывает на равновесие между альфа (α) и бета (β) аномерами . Эта характеристика восстанавливающих сахаров наблюдается через положительный тест Бенедикта .

Лактозо- N -тетраоза имеет олигосахаридную номенклатуру β -D -галактозил-(1→3) -N -ацетил-β- D -глюкозаминил-(1→3)-β- D -галактозил-(1→4) -D -глюкоза и состоит из лактозы с дополнительным дисахаридом лактозо -N -биозой на невосстанавливающем конце. [1] [4] [5]

Лакто- N -тетраоза классифицируется как олигосахарид цепи типа I из-за связи β(1→3) на невосстанавливающем конце. Связь β(1→4) на невосстанавливающем конце лакто- N -неотетраозы делает ее цепью типа II.

С помощью химической и структурной характеристики было установлено, что родственные олигосахариды часто являются модификациями одного дисахарида. Это наблюдалось для олигосахаридов грудного молока, с лактозой в качестве общего сахара, и в растительных олигосахаридах ряда рафинозы , которые основаны на сахарозе . [6]

Биологическое значение

Лакто -N -тетраоза считается пребиотиком , способствующим росту здоровых бактерий в микробиоме кишечника . Это один из первых функциональных продуктов , которые потребляет младенец. У людей нет ферментов для расщепления гликозидных связей олигосахаридов грудного молока, поэтому эти сахара не имеют калорийной ценности для людей и функционируют как диетическое волокно в кишечнике . [7]

Только небольшая часть HMOs всасывается непереваренными через эпителий и обнаруживается в кровотоке , что может указывать на другие системные функции этих соединений, в настоящее время неизвестные. [8] [9] Лакто-N-тетраоза и другие олигосахариды грудного молока впоследствии обнаруживаются в моче после потребления грудного молока. [8] [9]

В частности, было обнаружено, что лакто -N -тетраоза специфически способствует росту вида Bifidobacterium longum подвида infantis . [10] [6] B. infantis помогает пищеварению и считается «хорошей» бактерией . [6] Генетические исследования B. infantis выявили локус метаболизма HMO , который сохраняется во всех штаммах, наблюдаемых на сегодняшний день. [10] Это предполагает возможную совместную эволюцию бактерии с кишечником младенца и составом грудного молока. [10]

У бифидобактерий есть метаболический путь для поглощения и переваривания определенных олигосахаридов грудного молока. [11] Это достигается с помощью определенных транспортных белков и гликозидаз для расщепления химических связей, обнаруженных в лакто - N -тетраозе, лакто- N -неотетраозе и других олигосахаридах грудного молока. [10] [11] Расщепление лакто- N -тетраозы и лакто- N -неотетраозы требует разных ферментов из-за их различной гликозидной связи на невосстанавливающем конце. [12] Было обнаружено, что бифидобактерии в кишечнике человека содержат лакто -N -биозидазу цепи I типа , способную расщеплять лакто -N -тетраозу до лактозо -N -биозы и лактозы. [11]

Лакто- N -тетраоза является неконкурентным источником пищи для B. infantis, поскольку другие кишечные бактерии не имеют необходимых белков и не способны расщеплять сахар на пригодные источники углерода для гликолиза . [11] Когда младенец потребляет грудное молоко, лакто -N -тетраоза дает преимущество в росте Bifidobacterium , поскольку они способны метаболизировать этот сахар для производства АТФ , тогда как другие кишечные бактерии не могут. [6] Этот чрезмерный рост здоровых бактерий B. infantis может дополнительно препятствовать росту других патогенных бактерий в кишечнике. [6]

Исследования показали, что только определенные виды бифидобактерий, например, в кишечнике младенца, содержат ген лакто- N -биозидазы . [11] Анализ бифидобактерий в кишечнике домашних животных не выявил никаких признаков этого фермента. [11] Штаммы B. infantis, высоко адаптированные к использованию олигосахаридов грудного молока, также предполагают селективную коэволюцию между кишечным микробиомом и младенцем. [10] [11]

Было обнаружено, что микробиом кишечника у детей , находящихся на грудном вскармливании, и у детей , находящихся на искусственном вскармливании, существенно отличается. [11] По этой причине добавление HMO в детские смеси представляет интерес.

Методы синтеза

Выделение отдельных олигосахаридов необходимо для дальнейшего изучения их биологической функции . Женское молоко недоступно в больших количествах, а его сложный состав делает разделение отдельных молекулярных компонентов сложной задачей. Синтез лакто -N -тетраозы был зарегистрирован в общем химическом синтезе , а также в рекомбинантных клетках Escherichia coli . [4] [13] Растущая доступность этого соединения является областью продолжающихся исследований для дальнейшего раскрытия физиологической и биохимической роли лакто -N -тетраозы и других олигосахаридов женского молока в организме . [8]

Ссылки

  1. ^ ab PubChem. «Лакто-N-тетраоза». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 1 декабря 2020 г.
  2. ^ PubChem. "Неолактотетраоза". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 01.12.2020 .
  3. ^ Боде, Ларс (2012). «Олигосахариды человеческого молока: каждому ребенку нужна сахарная мама». Гликобиология . 22 (9): 1147–1162. doi : 10.1093/glycob/cws074. PMC 3406618. PMID  22513036. 
  4. ^ аб Бандара, Митила Д.; Стайн, Кейт Дж.; Демченко, Алексей В. (01 декабря 2019 г.). «Химический синтез олигосахаридов женского молока: лакто-N-тетраоза (Galβ1 → 3GlcNAcβ1 → 3Galβ1 → 4Glc)». Исследование углеводов . 486 : 107824. doi : 10.1016/j.carres.2019.107824. ISSN  0008-6215. ПМК 6897367 . ПМИД  31585319. 
  5. ^ "База данных метаболома человека: Отображение метабокарты для лакто-N-тетраозы (HMDB0006566)". hmdb.ca . Получено 2020-12-02 .
  6. ^ abcde Мисфельд, Роджер Л. (июль 2017 г.). Биохимия. МакЭвой, Меган М. (Первое изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 978-0-393-61402-2. OCLC  952277065.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  7. ^ "Олигосахариды человеческого молока". NNI Global Website . Получено 2020-12-01 .
  8. ^ abc Triantis, Vassilis; Bode, Lars; van Neerven, RJ Joost (2018). «Иммунологические эффекты олигосахаридов человеческого молока». Frontiers in Pediatrics . 6 : 190. doi : 10.3389/fped.2018.00190 . ISSN  2296-2360. PMC 6036705. PMID 30013961  . 
  9. ^ аб Вицинский, Михал; Савицка, Эвелина; Гембальский, Якуб; Кубяк, Кароль; Малиновский, Бартош (20 января 2020 г.). «Олигосахариды человеческого молока: польза для здоровья, потенциальное применение в детских смесях и фармакология». Питательные вещества . 12 (1): 266. дои : 10.3390/nu12010266 . ISSN  2072-6643. ПМК 7019891 . ПМИД  31968617. 
  10. ^ abcde Özcan, Ezgi; Sela, David A. (2018-05-30). "Неэффективный метаболизм олигосахаридов грудного молока лакто-N-тетраоза и лакто-N-неотетраоза сдвигает Bifidobacterium longum subsp. infantis Physiology". Frontiers in Nutrition . 5 : 46. doi : 10.3389/fnut.2018.00046 . ISSN  2296-861X. PMC 5989456. PMID 29900174  . 
  11. ^ abcdefgh Вада, июнь; Андо, Такуро; Киёхара, Масаси; Асида, Хисаши; Китаока, Мотомицу; Ямагучи, Масанори; Кумагай, Хидехико; Катаяма, Такане; Ямамото, Кендзи (1 июля 2008 г.). «Bifidobacterium bifidum Lacto-N-Biosidase, критический фермент для деградации олигосахаридов человеческого молока со структурой типа 1». Прикладная и экологическая микробиология . 74 (13): 3996–4004. Бибкод : 2008ApEnM..74.3996W. дои : 10.1128/AEM.00149-08. ISSN  0099-2240. ПМК 2446520 . PMID  18469123. 
  12. ^ "Лакто-N-биозидаза". www.takarabio.com . Получено 2020-12-02 .
  13. ^ Баумгартнер, Флориан; Шпренгер, Георг А.; Альберманн, Кристоф (2015-07-01). «Культивирование Escherichia coli с ограниченной подпиткой для производства лакто-N-тетраозы». Enzyme and Microbial Technology . 75–76: 37–43. doi :10.1016/j.enzmictec.2015.04.009. ISSN  0141-0229. PMID  26047914.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Лакто-N-тетраоза&oldid=1152980890"