ТРЕГАЛОЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Трегалоза є дисахарид , що складається з двох глюкози α-D-зустрічається у багатьох комах, грибів і мікроорганізмів, але які не можуть бути синтезовані хребетними. Як і сахароза, він є невідновлюючим дисахаридом і може утворювати прості кристали.

Трегалоза - це вуглевод з малою потужністю підсолоджування, дуже розчинний у воді і використовується як джерело енергії та для утворення хітинового екзоскелету у багатьох комах. Вона входить до складу клітинних мембран різних комах і мікроорганізмів, які її синтезують.

Представлення Гаворта для Трегалозе (Джерело: Fvasconcellos 18:56, 17 квітня 2007 (UTC) через Wikimedia Commons)

Застосовується в харчовій промисловості як стабілізатор і зволожуючий засіб. Він присутній у соку цукрової тростини як продукт, що утворюється після розрізання очерету, і особливо стійкий до нагрівання та до кислого середовища.

У кишечнику людини в результаті ферменту трегалази (присутній у ворсинках тонкої кишки) трегалоза розпадається на глюкозу, яка абсорбується разом із натрієм. Відсутність трегалази виробляє непереносимість грибів.

Характеристика та структура

Трегалозу вперше описав Віггерс у 1832 році як невідомий цукор, присутній у "ріжці жита" (Claviceps purpurea), отруйному грибі.

Пізніше Бертло знайшов його в коконах жука на ім'я Ларінус Макулата, зазвичай званого трехала. Звідси походить назва трегалоза.

Трегалоза (α-D-глюкопіранозил α-D-глюкопіранозид) - невідновлюючий дисахарид, в якому два залишки D-глюкози пов'язані один з одним за допомогою аномерного водню. Трегалоза широко поширена в рослинах, дріжджах, комах, грибах та бактеріях, але не зустрічається у хребетних.

Хітин в екзоскелеті комах утворюється з UDP-N-ацетил-глюкозаміну під дією глікозилтрансферази, що називається хітиновою синтетазою. У комах синтезується UDP-N-ацетил-глюкозамін із трегалози.

Біосинтез

Існує п’ять основних шляхів біосинтезу трегалози, з яких три найбільш поширені.

Перший був описаний у дріжджах і включає конденсацію УДП-глюкози та 6-фосфату глюкози глюкозилтрансферазою трегалозою 6-фосфатсинтетази, з отриманням трегалози 6-фосфату та гідролізу ефірів фосфорної кислоти трегалозою 6-фосфатфосфатазою.

Другий шлях був вперше описаний у виду роду Pimelobacter і передбачає перетворення мальтози в трегалозу, реакцію, каталізовану ферментом трегалозної синтетази, трансглюкозидазою.

Третій шлях описаний у різних поколіх прокаріотів і включає ізомеризацію та гідроліз кінцевого мальтозного залишку мальто-олігосахариду під дією ряду ферментів для отримання трегалози.

Хоча більшість організмів використовують лише один із цих шляхів для утворення трегалози, мікобактерії та коринебактерії використовують усі три шляхи для синтезу трегалози.

Трегалоза гідролізується глюкозидною гідролазою, званою трегалозою. Хоча хребетні не синтезують трегалозу, вона потрапляє в кишечник при попаданні всередину і гідролізується трегальзою.

Промислово, трегалоза синтезується ферментативно з субстрату кукурудзяного крохмалю з ферментами мальто-олігосіл-трегалоза синтетаза та мальто-олігосіл-трегалоза гідроксилаза від Arthrobacter Ramosus.

Особливості

Для трегалози було описано три основні біологічні функції.

1- Як джерело вуглецю та енергії.

2- Як захист від стресу (посухи, засолення ґрунту, тепла та окислювального стресу).

3- Як сигнал або регуляторна молекула рослинного обміну.

У порівнянні з іншими цукрами, трегалоза має набагато більшу здатність стабілізувати мембрани та білки проти зневоднення. Крім того, трегалоза захищає клітини від окисного та калорійного стресу.

Деякі організми можуть вижити навіть тоді, коли вони втратили до 90% вмісту води, і ця здатність у багатьох випадках пов'язана з виробленням великої кількості трегалози.

Наприклад, при повільній дегідратації нематода Aphelenchus avenae перетворює більше 20% своєї сухої маси в трегалозу, і її виживання пов'язане з синтезом цього цукру.

Здатність трегалози виступати захисником ліпідного двошарового клітинних мембран, схоже, пов'язана з його унікальною структурою, яка дозволяє мембранам зберігати рідину. Це перешкоджає злиття та поділу мембранних фаз і, отже, запобігає їх розриву та розпаду.

Структурна конформація молюска трегалози (двостулкової), утвореної двома цукровими кільцями, зверненими один до одного, дозволяє захистити білки та активність багатьох ферментів. Трегалоза здатна утворювати некристалічні скляні структури в умовах дегідратації.

Будучи трегалозою важливим широко поширеним дисахаридом, він також є частиною структури багатьох олігосахаридів, присутніх у безхребетних рослин та тварин.

Це основний вуглевод в гемолімфі комах і швидко споживається при інтенсивних заходах, таких як політ.

Функції в галузі

У харчовій промисловості його використовують як стабілізуючий і змочуючий засіб, його можна знайти в ароматизованих молочних напоях, холодних чаях, перероблених продуктах на основі риби або порошкоподібних продуктах. Він також має застосування у фармацевтичній промисловості.

Він використовується для захисту замороженої їжі і, стійкий до перепадів температури, для запобігання зміни темного кольору напоїв. Він також використовується для придушення запахів.

Завдяки великій зволожуючій силі та захисній функції для білків, він включений у багато продуктів, призначених для догляду за шкірою та волоссям.

Промислово він також використовується як підсолоджувач для заміни цукру в кондитерських та хлібобулочних, шоколадних та алкогольних напоях.

Експериментальні біологічні функції

У експериментальних тварин деякі дослідження показали, що трегалоза здатна активувати ген (алоксе 3), який покращує чутливість до інсуліну, знижує печінкову глюкозу та збільшує жировий обмін. Це дослідження, схоже, надає перспективу для лікування ожиріння, жирової печінки та діабету II типу.

Інші роботи показали деякі переваги використання трегалози у експериментальних тварин, наприклад, підвищення активності макрофагів для зменшення атероматозних бляшок і, таким чином, «очищення артерій».

Ці дані дуже важливі, оскільки дозволять в майбутньому ефективно впливати на профілактику деяких дуже частих серцево-судинних захворювань.

Список літератури

1. Crowe, J., Crowe, L., & Chapman, D. (1984). Збереження мембран в безводних організмах: роль трегалози. Наука, 223 (4637), 701–703.
2. Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., & Carroll, D. (2003). Нові уявлення про трегалозу: багатофункціональна молекула. Глікобіологія, 13 (4), 17–27.
3. Фінч, П. (1999). Вуглеводи: структури, синтези та динаміка. Лондон, Великобританія: Springer-Science + Business Media, BV
4. Stick, R. (2001). Вуглеводи. Солодкі молекули життя. Академічна преса.
5. Stick, R., & Williams, S. (2009). Вуглеводи: основні молекули життя (2-е видання). Ельзев'є.