Трегалоза
![]() | |
![]() | |
![]() | |
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК α- D -глюкопиранозил-(1→1)-α- D -глюкопиранозид | |
Систематическое название ИЮПАК (2R , 3S , 4S , 5R , 6R ) -2-(Гидроксиметил)-6-[(2R , 3R , 4S , 5S , 6R ) -3,4,5-тригидрокси-6-(гидроксиметил)оксан-2-ил]оксиоксан-3,4,5-триол | |
Другие имена α,α-трегалоза | |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ЧЕМБЛ | |
ХимическийПаук | |
Информационная карта ECHA | 100.002.490 |
ПабХим CID | |
НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Характеристики | |
C 12 H 22 O 11 (ангидрид) | |
Молярная масса | 342,296 г/моль (безводный) 378,33 г/моль (дигидрат) |
Появление | Белые ромбические кристаллы |
Плотность | 1,58 г/см 3 при 24 °С |
Температура плавления | 203 ° C (397 ° F, 476 К) (безводный) 97 ° С (дигидрат) |
68,9 г на 100 г при 20 °C [1] | |
Растворимость | Мало растворим в этаноле , нерастворим в диэтиловом эфире и бензоле. [2] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Трегалоза (от турецкого tıgala – сахар, полученный из коконов насекомых + -оза) [3] Это сахар , состоящий из двух молекул глюкозы . Он также известен как микоз или тремалоза . Некоторые бактерии, грибы, растения и беспозвоночные животные синтезируют его как источник энергии, а также для выживания при заморозках и недостатке воды.
Извлечение трегалозы когда-то было сложным и дорогостоящим процессом, но примерно в 2000 году компания Хаясибара ( Окаяма, Япония ) открыла недорогую технологию экстракции из крахмала. [4] [5] Трегалоза обладает высокой способностью удерживать воду и используется в пищевых продуктах, косметике и в качестве лекарств. Разработанная в 2017 году процедура с использованием трегалозы позволяет хранить сперму при комнатной температуре. [6]
Структура
[ редактировать ]Трегалоза представляет собой дисахарид, образованный 1,1-гликозидной связью между двумя звеньями α-глюкозы. Он встречается в природе как дисахарид , а также как мономер в некоторых полимерах. [7] Существуют два других изомера: α,β-трегалоза, также известная как неотрегалоза, и β,β-трегалоза (также называемая изотрегалозой). Неотрегалоза не была выделена из живого организма. Изотрегалозу также еще не удалось выделить из живого организма, но она была обнаружена в гидроизолятах крахмала. [7]
Синтез
[ редактировать ]По крайней мере, три биологических пути поддерживают биосинтез трегалозы . [7] Промышленный процесс позволяет получать трегалозу из кукурузного крахмала . [8]
Характеристики
[ редактировать ]Химическая
[ редактировать ]Трегалоза представляет собой невосстанавливающий сахар, образованный из двух единиц глюкозы, соединенных альфа-связью 1–1, что дало ей название α- D -глюкопиранозил-(1→1)-α- D -глюкопиранозид. Эта связь делает трегалозу очень устойчивой к кислотному гидролизу и, следовательно, стабильной в растворе при высоких температурах, даже в кислых условиях. Эта связь удерживает невосстанавливающие сахара в форме замкнутого кольца, так что концевые альдегидные или кетоновые группы не связываются с остатками лизина или аргинина белков (процесс, называемый гликированием ). Трегалоза менее растворима, чем сахароза , за исключением высоких температур (> 80 ° C). Трегалоза образует ромбовидные кристаллы в виде дигидрата и в этой форме имеет 90% калорийности сахарозы. Безводные формы трегалозы легко восстанавливают влагу с образованием дигидрата . Безводные формы трегалозы могут проявлять интересные физические свойства при термообработке.
Водные растворы трегалозы демонстрируют тенденцию к кластеризации в зависимости от концентрации. Благодаря своей способности образовывать водородные связи они самоассоциируются в воде, образуя кластеры различного размера. Полноатомное молекулярно-динамическое моделирование показало, что концентрации 1,5–2,2 моля позволяют молекулярным кластерам трегалозы просачиваться и образовывать большие и непрерывные агрегаты. [9]
Трегалоза напрямую взаимодействует с нуклеиновыми кислотами, способствует плавлению двухцепочечной ДНК и стабилизирует одноцепочечные нуклеиновые кислоты. [10]
Биологический
[ редактировать ]Организмы, начиная от бактерий, дрожжей, грибов, насекомых, беспозвоночных и низших и высших растений, имеют ферменты, которые могут производить трегалозу. [7] В природе трегалозу можно найти в растениях и микроорганизмах . У животных трегалоза преобладает у креветок, а также у насекомых , включая кузнечиков, саранчу, бабочек и пчел, у которых трегалоза служит сахаром в крови. [ нужна ссылка ] трегалазы Гены обнаружены у тихоходок , микроскопических экдизозоев, обитающих по всему миру в различных экстремальных условиях. [11]
Трегалоза является основным углеводным запасателем энергии, используемым насекомыми для полета. [ нужна ссылка ] Одна из возможных причин этого заключается в том, что гликозидная связь трегалозы под действием трегалазы насекомого высвобождает две молекулы глюкозы, которая необходима для быстрого получения энергии при полете. Это вдвое увеличивает эффективность высвобождения глюкозы из запасного полимерного крахмала , при котором при расщеплении одной гликозидной связи высвобождается только одна молекула глюкозы. [ нужна ссылка ]
В растениях трегалоза встречается в семенах подсолнечника, луноходе , селагинеллы , растениях [12] и морские водоросли. Среди грибов он преобладает в некоторых грибах, таких как шиитаке ( Lentinula edodes ), устрица , королевская устрица и золотая игла . [13]
Даже в царстве растений селагинелла (иногда называемая воскресным растением), которая растет в пустынных и горных районах, может растрескаться и высохнуть, но снова станет зеленой и оживет после дождя благодаря функции трегалозы. [12]
Двумя распространенными теориями о том, как трегалоза действует в организме в состоянии криптобиоза, являются теория витрификации (состояние, которое предотвращает образование льда) и теория вытеснения воды, согласно которой вода заменяется трегалозой. [11] [14]
В клеточной стенке бактерий трегалоза играет структурную роль в адаптивных реакциях на стресс, такой как осмотические различия и экстремальные температуры. [15] Дрожжи используют трегалозу в качестве источника углерода в ответ на абиотический стресс. [16] У людей единственной известной функцией трегалозы является ее способность активировать индуктор аутофагии. [ нужны разъяснения ]
Также сообщалось о антибактериальной, антибиопленочной и противовоспалительной ( in vitro и in vivo ) активности трегалозы при ее этерификации жирными кислотами с различной длиной цепи. [17]
Пищевые и диетические свойства
[ редактировать ]Трегалоза быстро расщепляется на глюкозу ферментом трегалазой , который присутствует в щеточной кайме всеядных слизистой оболочки кишечника (включая человека) и травоядных животных. [18] : 135 Он вызывает меньший скачок уровня сахара в крови, чем глюкоза. [19] Трегалоза имеет сладость сахарозы примерно на 45% при концентрации выше 22%, но при уменьшении концентрации ее сладость уменьшается быстрее, чем у сахарозы, так что 2,3% раствор имеет вкус в 6,5 раз менее сладкий, чем эквивалентный раствор сахара. [20] : 444
Его обычно используют в готовых замороженных продуктах, таких как мороженое, поскольку он снижает температуру замерзания продуктов. [19]
Дефицит фермента трегалазы необычен для людей, за исключением гренландских инуитов , где он встречается у 10–15% населения. [21] : 197
Метаболизм
[ редактировать ]Сообщается о пяти путях биосинтеза трегалозы. Наиболее распространенным путем является путь TPS/TPP, который используется организмами, которые синтезируют трегалозу с помощью фермента трегалозо-6-фосфат (T6P) синтазы (TPS). [22] Во-вторых, трегалозосинтаза (TS) у некоторых типов бактерий может производить трегалозу, используя мальтозу и другой дисахарид с двумя единицами глюкозы в качестве субстратов. [23] В-третьих, путь TreY-TreZ у некоторых бактерий превращает крахмал, содержащий мальтоолигосахарид или гликоген, непосредственно в трегалозу. [24] В-четвертых, у примитивных бактерий трегалозоглицилпереносящая синтаза (TreT) производит трегалозу из АДФ-глюкозы и глюкозы. [25] В-пятых, трегалозофосфорилаза (TreP) либо гидролизует трегалозу до глюкозо-1-фосфата и глюкозы, либо может действовать обратимо у определенных видов. [26] Позвоночные животные не обладают способностью синтезировать или хранить трегалозу. [27] Трегалаза у человека обнаруживается только в определенных местах, таких как слизистая оболочка кишечника, щеточная кайма почек, печень и кровь. Экспрессия этого фермента у позвоночных первоначально обнаруживается в период беременности, который является самым высоким после отъема. Далее уровень трегалазы оставался постоянным в кишечнике на протяжении всей жизни. [28] Между тем, диеты, состоящие из растений и грибов, содержат трегалозу. Умеренное количество трегалозы в рационе имеет важное значение, а низкое количество трегалозы может привести к диарее или другим кишечным симптомам. [29]
Медицинское использование
[ редактировать ]Трегалоза вместе с гиалуроновой кислотой входит в состав искусственной слезы , используемой для лечения сухости глаз . [30] [16] Вспышки Clostridium difficile первоначально были связаны с трегалозой. [19] [31] [32] Этот вывод был оспорен в 2019 году. [33]
В 2021 году FDA приняло заявку на новое исследуемое лекарство (IND) и предоставило ускоренный статус инъекционной форме трегалозы (SLS-005) как потенциального средства лечения спиноцеребеллярной атаксии типа 3 (SCA3). [34] [35]
История
[ редактировать ]В 1832 году Хэл Виггерс обнаружил трегалозу в спорынье ржи. [36] а в 1859 году Марселлен Бертло выделил его из манны Трехала , вещества, вырабатываемого долгоносиками , и назвал его трегалозой. [37]
Трегалоза уже давно известна как индуктор аутофагии , действующий независимо от mTOR . [38] В 2017 году было опубликовано исследование, показывающее, что трегалоза вызывает аутофагию путем активации TFEB . [39] белок, который действует как главный регулятор аутофагилизосомного пути . [40]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хигасияма Т. (2002). «Новые функции и применение трегалозы» (PDF) . Чистое приложение. Хим . 74 (7): 1263–1269. дои : 10.1351/pac200274071263 . S2CID 28311022 .
- ^ Лиде, Дэвид Р. (1998). Справочник по химии и физике (87 изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 3–534. ISBN 978-0-8493-0594-8 .
- ^ «Трегалоза | Определение трегалозы по Lexico» . Архивировано из оригинала 26 февраля 2022 года.
- ^ Cargill, Incorporated (30 мая 2011 г.). «Cargill и Hayashibara представят подсластитель трегалозу в Америке» . Пиар-новости . Проверено 31 июля 2011 г.
- ^ «ЯПОНИЯ: Cargill и Hayashibara представят подсластитель трегалозу в Америке» . just-food.com. 31 мая 2000 г. Проверено 2 февраля 2013 г.
- ^ Патрик, Дженнифер Л.; Эллиотт, Глория Д.; Комиццоли, Пьер (1 ноября 2017 г.). «Структурная целостность и потенциал развития сперматозоидов после сушки микроволновой печью на модели домашней кошки». Териогенология . 103 : 36–43. doi : 10.1016/j.theriogenology.2017.07.037 . ПМИД 28772113 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Эльбейн А.Д., Пан Ю.Т., Пастушак И., Кэрролл Д. (апрель 2003 г.). «Новый взгляд на трегалозу: многофункциональную молекулу» . Гликобиология . 13 (4): 17П–27П. дои : 10.1093/гликоб/cwg047 . ПМИД 12626396 .
- ^ [ мертвая ссылка ] «Уведомление GRAS о трегалозе Хаясибара» (PDF) . Управление по контролю за продуктами и лекарствами. 3 мая 2000 г.: 10.
{{cite journal}}
: Для цитирования журнала требуется|journal=
( помощь ) - ^ Сапир Л., Харрис Д. (февраль 2011 г.). «Связь самоассоциации трегалозы с уравнением состояния бинарного водного раствора». Журнал физической химии Б. 115 (4): 624–34. дои : 10.1021/jp109780n . ПМИД 21186829 .
- ^ Безрукавников С., Машаги А., ван Вейк Р.Дж., Гу С., Ян Л.Дж., Гао Ю.К., Танс С.Дж. (октябрь 2014 г.). «Трегалоза облегчает плавление ДНК: исследование оптического пинцета для одной молекулы». Мягкая материя . 10 (37): 7269–77. Бибкод : 2014SMat...10.7269B . дои : 10.1039/C4SM01532K . ПМИД 25096217 .
- ^ Перейти обратно: а б Камилари, Мария; Йоргенсен, Аслак; Шиотт, Мортен; Мёбьерг, Надя (24 июля 2019 г.). «Сравнительная транскриптомика предполагает уникальные молекулярные адаптации внутри линий тихоходок» . БМК Геномика . 20 (1): 607. doi : 10.1186/s12864-019-5912-x . ISSN 1471-2164 . ПМК 6652013 . ПМИД 31340759 .
- ^ Перейти обратно: а б Зентелла Р., Маскорро-Галлардо Х.О., Ван Дейк П., Фолч-Маллол Дж., Бонини Б., Ван Вак С., Гаксиола Р., Коваррубиас А.А., Ньето-Сотело Дж., Тевелейн Дж.М., Итурриага Г. (апрель 1999 г.). «Трегалозо-6-фосфатсинтаза Selaginella lepidophylla компенсирует дефекты роста и устойчивости к стрессу у дрожжевого мутанта tps1» . Физиология растений . 119 (4): 1473–82. дои : 10.1104/стр.119.4.1473 . ПМК 32033 . ПМИД 10198107 .
- ^ Рейс Ф.С., Баррос Л., Мартинс А., Феррейра И.С. (февраль 2012 г.). «Химический состав и пищевая ценность наиболее распространенных культивируемых грибов: сравнительное межвидовое исследование» (PDF) . Пищевая и химическая токсикология . 50 (2): 191–7. дои : 10.1016/j.fct.2011.10.056 . hdl : 10198/7341 . ПМИД 22056333 . S2CID 23997767 .
- ^ Сола-Пенна М., Мейер-Фернандес-младший (декабрь 1998 г.). «Стабилизация структуры и функции фермента против термической инактивации, которой способствуют сахара: почему трегалоза более эффективна, чем другие сахара?». Архив биохимии и биофизики . 360 (1): 10–4. дои : 10.1006/abbi.1998.0906 . ПМИД 9826423 .
- ^ Итурриага, Габриэль; Суарес, Рамон; Нова-Франко, Барбара (2009). «Метаболизм трегалозы: от осмопротекции к передаче сигналов» . Международный журнал молекулярных наук . 10 (9): 3793–3810. дои : 10.3390/ijms10093793 . ПМК 2769160 . ПМИД 19865519 .
- ^ Перейти обратно: а б Пакер А.Д., Нг С.М., Николс Дж.Дж. (февраль 2016 г.). «Безрецептурные (безрецептурные) капли искусственной слезы от синдрома сухого глаза» . Кокрановская база данных систематических обзоров . 2016 (2): CD009729. дои : 10.1002/14651858.CD009729.pub2 . ПМК 5045033 . ПМИД 26905373 .
- ^ Марат, Сандеш Дж.; Шах, Нирали Н.; Сингхал, Рекха С. (01 января 2020 г.). «Ферментативный синтез эфиров трегалозы жирных кислот: оптимизация процесса, характеристика эфиров и оценка их биологической активности» . Биоорганическая химия . 94 : 103460. doi : 10.1016/j.bioorg.2019.103460 . ISSN 0045-2068 . ПМИД 31791682 . S2CID 208610507 .
- ^ Матлути, М., изд. (1999). Упаковка и консервация пищевых продуктов . Гейтерсбург, Мэриленд: Aspen Publishers. ISBN 978-0-8342-1349-4 . Проверено 25 июня 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Коллинз Ф (9 января 2018 г.). «Способствовала ли альтернатива столовому сахару эпидемии C. Diff.?» . Блог директора НИЗ .
- ^ О'Брайен-Нэборс, Лин, изд. (2012). Альтернативные подсластители (4-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-1-4398-4614-8 . Проверено 25 июня 2014 г.
- ^ Кольмайер М (2003). Обмен питательных веществ . Берлингтон: Эльзевир. ISBN 978-0-08-053789-4 . Проверено 25 июня 2014 г.
- ^ Кабиб, Э.; Лелуар, LF (1958). «Биосинтез трегалозофосфата» . Журнал биологической химии . 231 (1): 259–275. дои : 10.1016/S0021-9258(19)77303-7 . hdl : 11336/135983 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 13538966 .
- ^ Нишимото, Т.; Накано, М.; Накада, Т.; Чаен, Х.; Фукуда, С.; Сугимото, Т.; Куримото, М.; Цудзисака, Ю. (апрель 1996 г.). «Очистка и свойства нового фермента трегалозосинтазы из Pimelobacter sp. R48» . Бионауки, биотехнологии и биохимия . 60 (4): 640–644. дои : 10.1271/bbb.60.640 . ISSN 0916-8451 . ПМИД 8829531 .
- ^ Марута, Казухико; Мицузуми, Хитоши; Накада, Тецуя; Кубота, Мичио; Чаен, Хирото; Фукуда, Сигэхару; Сугимото, Тосиюки; Куримото, Масаси (6 декабря 1996 г.). «Клонирование и секвенирование кластера генов, кодирующих новые ферменты биосинтеза трегалозы из термофильной архебактерии Sulfolobus acidocaldarius» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1291 (3): 177–181. дои : 10.1016/S0304-4165(96)00082-7 . ISSN 0304-4165 . ПМИД 8980629 .
- ^ Цюй, Цюхао; Ли, Сон Чже; Боос, Винфрид (12 ноября 2004 г.). «TreT, новая трегалозогликозилпереносящая синтаза гипертермофильной археи Thermococcus Litoralis *» . Журнал биологической химии . 279 (46): 47890–47897. дои : 10.1074/jbc.M404955200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 15364950 .
- ^ Рен, Юаньюань; Дай, Сюйюй; Чжоу, Цзянь; Лю, Цзинфан; Пей, Хуадун; Сян, Хуа (01 мая 2005 г.). «Экспрессия генов и молекулярная характеристика термостабильной трегалозофосфорилазы из Thermoanaerobacter tengcongensis» . Наука в Китае. Серия C: Науки о жизни . 48 (3): 221–227. дои : 10.1007/BF03183615 . ISSN 1862-2798 . ПМИД 16092754 . S2CID 23443429 .
- ^ Эльбейн, Алан Д. (1 января 1974 г.), Типсон, Р. Стюарт; Хортон, Дерек (ред.), «Метаболизм α,α-трегалозы**Цитируемая работа из лаборатории автора была поддержана грантами Фонда Роберта А. Уэлча и Национальных институтов здравоохранения (AI 09402)». , Достижения в области химии углеводов и биохимии , 30 , Academic Press: 227–256, doi : 10.1016/S0065-2318(08)60266-8 , PMID 4377836 , получено 30 ноября 2021 г.
- ^ Галанд, Г. (1989). «Сукраза-изомальтаза мембраны щеточной каймы, мальтаза-глюкоамилаза и трегалаза у млекопитающих. Сравнительное развитие, эффекты глюкокортикоидов, молекулярные механизмы и филогенетические последствия» . Сравнительная биохимия и физиология. Б. Сравнительная биохимия . 94 (1): 1–11. дои : 10.1016/0305-0491(89)90002-3 . ISSN 0305-0491 . ПМИД 2513162 .
- ^ Тевелейн, JM (март 1984 г.). «Регуляция мобилизации трегалозы у грибов» . Микробиологические обзоры . 48 (1): 42–59. дои : 10.1128/г.48.1.42-59.1984 . ISSN 0146-0749 . ПМК 373002 . ПМИД 6325857 .
- ^ Пинто-Бонилья Х.К., Дель Ольмо-Химено А., Лловет-Осуна Ф., Эрнандес-Галилея Е. (2015). «Рандомизированное перекрестное исследование, сравнивающее глазные капли трегалоза/гиалуронат и стандартное лечение: удовлетворенность пациентов лечением синдрома сухого глаза» . Терапия и управление клиническими рисками . 11 : 595–603. дои : 10.2147/TCRM.S77091 . ПМК 4403513 . ПМИД 25926736 .
- ^ Баллард Джей Ди (январь 2018 г.). «Болезнетворные микроорганизмы, усиливаемые пищевой добавкой» . Природа . 553 (7688): 285–286. дои : 10.1038/d41586-017-08775-4 . ПМИД 29345660 .
- ^ Коллинз Дж., Робинсон С., Данхоф Х., Кнетч К.В., ван Леувен ХК, Лоули Т.Д., Аухтунг Дж.М., Бриттон Р.А. (январь 2018 г.). «Диетическая трегалоза повышает вирулентность эпидемии Clostridium difficile» . Природа . 553 (7688): 291–294. Бибкод : 2018Natur.553..291C . дои : 10.1038/nature25178 . ПМЦ 5984069 . ПМИД 29310122 .
- ^ Эйр, Дэвид В.; Дидло, Ксавье; Бакли, Энтони М.; Фриман, Джейн; Моура, Инес Б.; Крук, Деррик В.; Пето, Тим Э.А.; Уокер, А. Сара; Уилкокс, Марк Х.; Дингл, Кейт Э. (2019). «Варианты метаболизма трегалозы Clostridium difficile распространены и не связаны с неблагоприятными исходами для пациентов, если они по-разному присутствуют в одной и той же линии» . Электронная биомедицина . 43 : 347–355. дои : 10.1016/j.ebiom.2019.04.038 . ISSN 2352-3964 . ПМК 6558026 . ПМИД 31036529 .
- ^ Парк, Брайан (8 ноября 2021 г.). «Ускоренное лечение трегалозой спиноцеребеллярной атаксии» . МПР . Проверено 14 ноября 2023 г.
- ^ «FDA принимает заявку на новое исследуемое лекарство и предоставляет ускоренную процедуру определения трегалозы для лечения спиноцеребеллярной атаксии» . Практическая неврология . 12 ноября 2021 г. Проверено 14 ноября 2023 г.
- ^ Виггерс Х.А. (1832 г.). «Исследование спорыньи Secale cornutum» . Анналы аптеки . 1 (2): 129–182. дои : 10.1002/jlac.18320010202 .
- ^ Тиллекен Ф (июль 2009 г.). «Трехала, препарат на перепутье» [Трехала, место встречи зоологии, ботаники, химии и биохимии]. Revue d'Histoire de la Pharmacie (на французском языке). 57 (362): 163–72. дои : 10.3406/pharm.2009.22043 . ПМИД 20027793 .
- ^ Мензис Ф.М., Флеминг А., Рубинштейн, округ Колумбия (июнь 2015 г.). «Нарушенная аутофагия и нейродегенеративные заболевания». Обзоры природы. Нейронаука . 16 (6): 345–57. дои : 10.1038/nrn3961 . ПМИД 25991442 . S2CID 19272817 .
- ^ Шарма Дж., Ди Ронза А., Лотфи П., Сардиелло М. (июль 2018 г.). «Лизосомы и здоровье мозга». Ежегодный обзор неврологии . 41 : 255–276. doi : 10.1146/annurev-neuro-080317-061804 . ПМИД 29661037 . S2CID 207581692 .
- ^ Сардиелло М (май 2016 г.). «Фактор транскрипции EB: от главного координатора лизосомальных путей к кандидату в терапевтическую мишень при дегенеративных болезнях накопления» . Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1371 (1): 3–14. Бибкод : 2016NYASA1371....3S . дои : 10.1111/nyas.13131 . ПМК 5032832 . ПМИД 27299292 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]СМИ, связанные с трегалозой, на Викискладе?
- Трегалоза в сохранении спермы