stringtranslate.com

Манноза

Манноза — сахарный мономер альдогексозного ряда углеводов . _ Это С- 2 эпимер глюкозы . Манноза играет важную роль в метаболизме человека , особенно в гликозилировании некоторых белков . Некоторые врожденные нарушения гликозилирования связаны с мутациями ферментов , участвующих в метаболизме маннозы. [1]

Манноза не является незаменимым питательным веществом ; он может вырабатываться в организме человека из глюкозы или превращаться в глюкозу. Манноза обеспечивает 2–5  ккал /г. Частично выводится с мочой .

Этимология

Корнем слов «манноза» и « маннитол » является манна , которую Библия описывает как пищу, поставляемую израильтянам во время их путешествия в район Синая . Некоторые деревья и кустарники могут производить вещество, называемое манной, например, «маннное дерево» ( Fraxinus ornus ), из выделений которого первоначально был выделен маннит. [ нужна цитата ]

Состав

Манноза обычно существует в виде двух колец разного размера: пиранозной (шестичленной) формы и фуранозной (пятичленной) формы. Каждое замыкающее кольцо может иметь альфа- или бета-конфигурацию в аномерном положении. Химическое вещество быстро подвергается изомеризации между этими четырьмя формами. [ нужна цитата ]

Метаболизм

Обмен маннозы у человека

Хотя считается, что большая часть маннозы, используемой при гликозилировании, происходит из глюкозы, в культивируемых клетках гепатомы (раковых клетках печени) большая часть маннозы для биосинтеза гликопротеинов поступает из внеклеточной маннозы, а не из глюкозы. [3] Многие гликопротеины, вырабатываемые в печени, секретируются в кровоток, поэтому пищевая манноза распределяется по всему организму. [4]

Манноза присутствует во многих гликоконъюгатах, включая N -связанное гликозилирование белков. C -маннозилирование также широко распространено и может быть обнаружено в коллагеноподобных регионах. [ нужна цитата ]

В результате переваривания многих полисахаридов и гликопротеинов образуется манноза, которая фосфорилируется гексокиназой с образованием маннозо-6-фосфата. Маннозо-6-фосфат превращается во фруктозо-6-фосфат под действием фермента фосфоманнозоизомеразы , а затем поступает на гликолитический путь или превращается в глюкозо-6-фосфат по глюконеогенному пути гепатоцитов . [ нужна цитата ]

Манноза является доминирующим моносахаридом в N -связанном гликозилировании, которое представляет собой посттрансляционную модификацию белков. Он инициируется переносом единым блоком на Glc3Man9GlcNAc2 к возникающим гликопротеинам в эндоплазматическом ретикулуме котрансляционным способом, когда белок проникает через транспортную систему. Глюкоза гидролизуется на полностью свернутом белке, а маннозные фрагменты гидролизуются ER и резидентными маннозидазами Гольджи. Обычно зрелые гликопротеины человека содержат только три остатка маннозы, захороненные при последовательной модификации GlcNAc, галактозой и сиаловой кислотой. Это важно, поскольку врожденная иммунная система млекопитающих настроена на распознавание открытых остатков маннозы. Эта активность обусловлена ​​преобладанием остатков маннозы в форме маннанов на поверхности дрожжей. Вирус иммунодефицита человека содержит значительное количество остатков маннозы из-за плотного скопления гликанов в его вирусном шипе. [5] [6] Эти остатки маннозы являются мишенью для антител широкого нейтрализующего действия . [7]

Биотехнология

Рекомбинантные белки, продуцируемые дрожжами, могут подвергаться добавлению маннозы по схеме, отличной от той, которая используется в клетках млекопитающих. [8] Это отличие рекомбинантных белков от тех, которые обычно производятся в организмах млекопитающих, может влиять на эффективность вакцин. [ нужна цитата ]

Формирование

Манноза может образовываться при окислении маннита . [ нужна цитата ]

Он также может образовываться из глюкозы в результате трансформации Лобри де Брюйна-ван Экенштейна . [ нужна цитата ]

Использование

Манноза (D-манноза) используется в качестве пищевой добавки для предотвращения рецидивирующих инфекций мочевыводящих путей (ИМП). [9] [10] По состоянию на 2022 год один обзор показал, что прием маннозы столь же эффективен, как и антибиотики , для профилактики ИМП, [9] в то время как другой обзор показал, что качество клинических исследований было слишком низким, чтобы можно было сделать какой-либо вывод об использовании D-маннозы для профилактики или лечить ИМП. [10]

Конфигурация

Манноза отличается от глюкозы инверсией хирального центра С-2 . Манноза имеет складку в форме кольца раствора. Это простое изменение приводит к совершенно разной биохимии двух гексоз. Это изменение оказывает такое же влияние и на другие альдогексозы . [ нужна цитата ]

Манноза PTS-пермеаза

Маннозный пермеазный комплекс XYZ: вход PEP, который отдает высокоэнергетический фосфат, который проходит через транспортную систему и в конечном итоге способствует проникновению маннозы (в этом примере это был бы любой гексозный сахар) и приводит к образованию маннозы-6-. фосфат.
Видеоиллюстрация комплекса транспортера сахара MANXYZ, передающего высокоэнергетический фосфат для PEP к другим субъединицам комплекса

PEP-зависимая система фосфотрансфераз, транспортирующая сахар, транспортирует и одновременно фосфорилирует сахарные субстраты. Маннозная пермеаза XYZ является членом семейства, причем этот особый метод используется бактериями для поглощения сахара, особенно экзогенных гексоз, в случае маннозы XYZ, для высвобождения эфиров фосфорной кислоты в цитоплазму клетки при подготовке к метаболизму, главным образом, путем гликолиза. [11] Транспортный комплекс MANXYZ также участвует в инфицировании E. coli бактериофагом лямбда, причем субъединицы ManY и ManZ достаточны для правильной инфекции фагом лямбда. [12] MANXYZ содержит четыре домена в трех полипептидных цепях; ManX, ManY и ManZ. Субъединица ManX образует гомодимер, локализованный на цитоплазматической стороне мембраны. ManX содержит два домена IIA и IIB, связанных шарнирным пептидом, причем каждый домен содержит сайт фосфорилирования, и между обеими субъединицами происходит перенос фосфорила. [13] ManX может быть мембраносвязанным или нет. [12] Субъединицы ManY и ManNZ представляют собой гидрофобные интегральные мембранные белки с шестью и одним трансмембранным альфа-спиральным ключом(ами). [14] [15] [16] Фосфорильная группа PEP переносится к импортированному сахару через фермент 1, гистидиновый белок-фосфатный переносчик, а затем к субъединицам ManX, ManY и ManZ транспортного комплекса ManXYZ, который фосфорилирует входящие гексозный сахар, образуя гексозо-6-фосфат. [ нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Заморозить, ХХ; Шарма, В. (2010). «Метаболические манипуляции с нарушениями гликозилирования у людей и животных моделей». Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 21 (6): 655–662. doi :10.1016/j.semcdb.2010.03.011. ПМК  2917643 . ПМИД  20363348.
  2. ^ Витчак, Збигнев Дж. «Моносахариды. Свойства». Гликосаука. Химия и химическая биология I–III . Спрингер. п. 887. дои : 10.1007/978-3-642-56874-9. ISBN 978-3-642-56874-9.
  3. ^ Альтон, Г.; Хасилик, М.; Ниеуес, Р.; Паннеерсельвам, К.; Этчисон, младший; Фана, Ф.; Фриз, Х.Х. (1998). «Прямое использование маннозы для биосинтеза гликопротеинов млекопитающих». Гликобиология . 8 (3): 285–295. дои : 10.1093/гликоб/8.3.285 . ПМИД  9451038.
  4. ^ Дэвис, Дж.А.; Фриз, Х.Х. (2001). «Исследование метаболизма маннозы и последствий длительного приема маннозы на мышах». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1528 (2–3): 116–126. дои : 10.1016/S0304-4165(01)00183-0. ПМИД  11687298.
  5. ^ Причард, Лаура К.; Спенсер, Дэниел И.Р.; Ройл, Луиза; Бономелли, Камилла; Сибрайт, Джемма Э.; Беренс, Анна-Янина; Кулп, Дэниел В.; Менис, Сергей; Крумм, Стефани А. (24 июня 2015 г.). «Кластеризация гликанов стабилизирует маннозный участок ВИЧ-1 и сохраняет уязвимость к широко нейтрализующим антителам». Природные коммуникации . 6 : 7479. Бибкод : 2015NatCo...6.7479P. doi : 10.1038/ncomms8479. ПМЦ 4500839 . ПМИД  26105115. 
  6. ^ Причард, Лаура К.; Васильевич, Снежана; Озоровский, Габриэль; Сибрайт, Джемма Э.; Купо, Альберт; Ринге, Раджеш; Ким, Хелен Дж.; Сандерс, Роджер В.; Доорс, Кэти Дж. (16 июня 2015 г.). «Структурные ограничения определяют гликозилирование тримеров оболочки ВИЧ-1». Отчеты по ячейкам . 11 (10): 1604–1613. дои : 10.1016/j.celrep.2015.05.017. ISSN  2211-1247. ПМЦ 4555872 . ПМИД  26051934. 
  7. ^ Криспин, Макс; Дорес, Кэти Дж (01 апреля 2015 г.). «Нацеливание гликанов, полученных от хозяина, на вирусы с оболочкой для разработки вакцин на основе антител». Современное мнение в вирусологии . Вирусный патогенез • Профилактические и лечебные вакцины. 11 : 63–69. doi : 10.1016/j.coviro.2015.02.002. ПМЦ 4827424 . ПМИД  25747313. 
  8. ^ Влахопулос, С.; Грицапис, А.Д.; Перес, ЮАР; Какуллос, Н.; Папамичайл, М.; Баксеванис, Китай (2009). «Добавление маннозы дрожжами Pichia Pastoris к рекомбинантному белку HER-2 ингибирует распознавание моноклональным антителом герцептином». Вакцина . 27 (34): 4704–4708. doi :10.1016/j.vaccine.2009.05.063. ПМИД  19520203.
  9. ^ Аб Ленгер, Стейси М.; Брэдли, Меган С.; Томас, Дебби А.; Бертолет, Марни Х.; Лоудер, Джерри Л.; Сатклифф, Шивон (1 августа 2020 г.). «D-манноза по сравнению с другими средствами для профилактики рецидивирующих инфекций мочевыводящих путей у взрослых женщин: систематический обзор и метаанализ». Американский журнал акушерства и гинекологии . 223 (2): 265.e1–265.e13. дои : 10.1016/j.ajog.2020.05.048. ПМЦ 7395894 . ПМИД  32497610. 
  10. ^ Аб Купер, Тесс Э; Тенг, Кларис; Хауэлл, Мартин; Тейшейра-Пинту, Армандо; Жоре, Эллисон; Вонг, Жермен (30 августа 2022 г.). «D-манноза для профилактики и лечения инфекций мочевыводящих путей». Кокрейновская база данных систематических обзоров . 2022 (8). дои : 10.1002/14651858.CD013608.pub2. ПМЦ 9427198 . ПМИД  36041061. 
  11. ^ Постма, PW; Ленгелер, Дж.В.; Джейкобсон, Г. Р. (1993). «Фосфоенолпируват:углеводофосфотрансферазные системы бактерий». Микробиологические обзоры . 57 (3): 543–594. дои :10.1128/MMBR.57.3.543-594.1993. ПМК 372926 . ПМИД  8246840. 
  12. ^ аб Эрни, Б.; Занолари, Б. (1985). «Манозопермеаза бактериальной фосфотрансферазной системы. Клонирование генов и очистка ферментного комплекса IIMan/IIIMan Escherichia coli». Журнал биологической химии . 260 (29): 15495–15503. дои : 10.1016/S0021-9258(17)36282-8 . ПМИД  2999119.
  13. ^ Эрни, Б.; Занолари, Б.; Графф, П.; Кохер, HP (1989). «Маннозная пермеаза Escherichia coli. Доменная структура и функция фосфорилирующей субъединицы». Журнал биологической химии . 264 (31): 18733–18741. дои : 10.1016/S0021-9258(18)51529-5 . ПМИД  2681202.
  14. ^ Хубер, Ф.; Эрни, Б. (1996). «Мембранная топология транспортера маннозы Escherichia coli K12». Европейский журнал биохимии . 239 (3): 810–817. дои : 10.1111/j.1432-1033.1996.0810u.x. ПМИД  8774730.
  15. ^ Лю, Сюэли; Цзэн, Цзяньвэй; Хуанг, Кай; Ван, Цзявэй (17 июня 2019 г.). «Структура переносчика маннозы бактериальной фосфотрансферазной системы». Клеточные исследования . 29 (8): 680–682. дои : 10.1038/s41422-019-0194-z. ISSN  1748-7838. ПМК 6796895 . ПМИД  31209249. 
  16. ^ Хуан, Кай; Цзэн, Цзяньвэй; Лю, Сюэли; Цзян, Тяньюй; Ван, Цзявэй (06 апреля 2021 г.). «Структура системы маннозофосфотрансферазы (человек-ПТС) в комплексе с микроцином E492, порообразующим бактериоцином». Открытие клеток . 7 (1): 20. дои : 10.1038/s41421-021-00253-6. ISSN  2056-5968. ПМК 8021565 . ПМИД  33820910.