3. Előadás ligo- és poliszacharidok
Szénhidrátok Legnagyobb mennyiségben előforduló szerves anyagok: szénhidrátok, 100 milliárd tonna, évente újratermelődő biomassza. Egyéb: fehérje, nukleinsav, zsirok stb. de glikokonjugátumokban A biomassza összetétele (%) Életjelenségek: pl. megtermékenyités, metasztázis mikrobiális fertőzések, toxinok, sejtadhézió, sejtfelvétel. Glikokalix, lektinek, glikoenzimek Pang et al. Science 333,1761,2011 Somsák L.: Szénhidrát gyógyszerek 2016 (2): 136-144 C. Doherty: A Roadmap for Glycoscience in Europe (2014) http://www.egsf.org/2014/a-roadmap-for-glycoscience-in-europe-now-available/
Web of Science, 2010-2015 glyco + genom, glycom, glyco +protein 1 557 961 cikk C. Doherty: A Roadmap for Glycoscience in Europe (2014) http://www.egsf.org/2014/a-roadmap-forglycoscience-in-europe-now-available/
uman erythropoietin (EP) Antithrombin - factor Xa pentasaccharide complex human erythropoietin P. Rudd et al. Mol. Pharmaceutics (2010) eparin (1-5) kötődése antitrombinhoz (U. Lindahl) Q. Rashid et al. (2014) P Wang et al, Angew. Chem. (2012) Zanamvir (Relenza) Fondaparinux (Arixtra) Idraparinux
Diszacharidok Definició: Két monoszacharid kapcsolódása éter kötéssel Leírás: Összetevők, kötéstípus, térállás 4 R- 1 + 1 4 R glikozid 4 1 4 1 Csoportosítás a kötésben résztvevő C-atomok pozicíója szerint: Kötéstípus: 1 4 1 6 1 1 Redukáló diszacharid (mutarotáció) Nem redukáló diszacharid
A) 1 4 redukáló diszacharidok 4 6 5 LAKTÓZ (kristályos): (tej - lac, lactis. latin) -β-d-galaktopiranozil-(1-4)-β-d-glükopiranóz 3 2 D-galaktóz 1(β) 4 6 5 3 2 D-glükóz Előfordulás: anyatej (emlősök), szárazanyag 2-8 %-a 1(β) axiális idrolizís ( + / 2 ): β-galaktozidáz ( laktáz ) 4 β-glikozidos kötés A laktóz felszívódásakor szőlőcukorra (glükóz) és galaktózra bomlik, ezt a máj azonnal felveszi és glükózzá alakítja. CELLBIÓZ (kristályos): -β-d-glükopiranozil-(1-4)-β-d-glükopiranóz 6 1 4 1(β) 6 D-glükóz 1(β) 4 6 D-glükóz β-glikozidos kötés Természetben nem fordul elő, cellulóz épitőeleme.
MALTÓZ (kristályos), malátacukor : -α-d-glükopiranozil-(1-4)-α-d-glükopiranóz idrolizís: α-glikozidáz (állatok nagy része, ember) β-glikozidáz (baktériumok) 1(α) 4 D-glükóz 6 D-glükóz 1(α) 1(α) α-glikozidos kötés 4 6 A keményitő épitőeleme. 1(α) B) 1 6 redukáló diszacharid 4 6 GENTBIÓZ (kristályos): -β-d-glükopiranozil-(1-6)-β-d-glükopiranóz (első diszacharid, amelyet szintetikusan állitottak elő) D-glükóz 1(β) 4 β-glikozidos kötés 6 C2 D-glükóz 1(β) β-glikozidos kötés 1(α) 4 6 C2 1(α) Lásd: amigdalin
C) 1 1 (nem-redukáló diszacharid) SZACARÓZ : (C 12 22 11 ) -α-d-glükopiranozil-(1-2)- β-d-fruktofuranozid Előfordulás: nádcukor, répacukor, juharcukor α - glikozidos kötés (D-glükóz) β - glikozidos kötés (D-fruktóz) 6 Cukor invertálás 4 D-glükóz 1 1(α) 2(α) 5 6 D-fruktóz α 0 = +66,5 o (jobbra forgat) + / 2 (invertáz) D-glükóz + D-fruktóz méz α 0 = +52,75 o α 0 = -92,4 (jobbra forgat) (balra) -39,7 o
Poliszacharidok Monoszacharidok és/vagy azok származékai alkotják. Glikozidos kötést tartalmaznak. -híd kötés(eke)t tartalmaznak. Csoportosítás: architektura (egyenes vagy elágazó lánc) összetétel (homoglikán vagy heteroglikán) Jellemzés: - polimerizáció fok (egységek száma) - összetétel - kötéstípus
CELLULÓZ: homoglikán, egyenes lánc, β-glikozid kötés, (1-4 ) kötés dimer: 4--(β-glükopiranozil)-D-glükopiranóz cellobióz amiláz rezisztens, emberi táplálkozásra alkalmatlan. omoglikánok 1-4 ábrázolás 4 1 β 10,3 Å
Előfordulás: növényekben 1,3 x 10 9 t/év, nyersanyag polimerizáció fok nyers gyapot 14 000 len 8 000 jegesfenyő 2 500 tisztított gyapot 300 1 500 Jellemzés: ldószer: higroszkópos, 180 o C: bomlás, 290 o C:égés, Cu 2+ dietiléndiamin, Cu 2+( N 3 ) 4 hidrolizís, enzim Cellobióz (diszacharid) Szerkezet meghatározás hidrolizís, 40% Cl D-glükóz n 3C C3 C3 a) metilezés, (C 3 ) 2 S 4, Na b) hidrolizis, Cl 2,3,6-tri--metil-β-D-glükóz
Cellulóz származékok + (C 3 C) 2 /C 3 C 3CC CC 3 CC 3 2.3.6-tri-acetil-cellulóz (cellulóz acetát)* kevésbé éghető, pl. film, fólia 2N n + N 3 / 2 S 4 / 2 2N -C 2C N 2 2.3.6-tri-nitro-cellulóz * ég, robban pl. lőgyapot, füstnélküli lőpor + Cl-C 2 -C - Na + C2C- C2C- 2.3.6-tri-karboximetil- -cellulóz * duzzad, gél pl. szappanadalék, kromatográfia észter kötés észter kötés éter kötés * részleges módosítás -C 2 -C, glikolsav C 2 + C + 2 + N 2 + 2
KEMÉNYÍTŐ : poliszacharid keverék hidrolizís + összetétel : - AMILÓZ : 20% vízben oldódó, jóddal mélykék - AMILPEKTIN : 80% jóddal vörös DEXTRIN : kis molekulatömegű poliszacharid keverék AMILPEKTIN* : homoglikán, elágazó lánc, α-glikozid (1-4) és (1-6) kötések 4--(α-D- glükopiranozil)-d-glükopiranóz 6--(α-D- glükopiranozil)-d-glükopiranóz vízben nem oldódik, csiriz 3 4000 egység amilopektin: 24-30 egység jut egy 1-6 elágazásra α(1 6) C2 * Glikogén (állati sejtek): 8-12 egység jut egy 1-6 elágazásra (több elágazás, nagy mt, 4-12 millió)
2C α-1,6
Szerkezet meghatározás 2C 1,6 α 1,4 α n a. metilezés (C 3 ) 2 S 4, Na b. hidrolizis, Cl 3C C3 2,3-di--metil-α-D-glükóz (5%) 3C 3C C3 C3 2,3,4,6-tetra--metil-α-D-glükóz (5%) + 3C C3 C3 2,3,6-tri--metil-α-D-glükóz (90%)
AMILÓZ : homoglikán, egyenes lánc, α-glikozid (1-4) kötések 4--(α-D- glükopiranozil)-d-glüköpiranóz vízben oldódik 300 1000 egység n 1,4 α + KI ox. I 2 (kék komplex amilózzal) n
a. metilezés (C 3 ) 2 S 4, Na 3C 3C C3 b. hidrolizis, Cl Szerkezet meghatározás C3 3C C3 n n C3 3C 1,4 α C3 C3 C3 3C 3C C3 C3 2,3,4,6-tetra--metil-α-D-glükóz (0,2%, 500 monomer) 3C C3 C3 2,3,6-tri--metil-α-D-glükóz (főtermék)
CIKLDEXTRINEK: homoglikán, makrociklus min. 6 D-(+)-GLÜKÓZ egység 1,4-α-kötés amiláz, KEMÉNYÍTŐ Bacillus macerans CIKLDEXTRINEK α-ciklodextrin: Ø 4,5 Å β-ciklodextrin: Ø 6,25 Å γ-ciklodextrin: Ø 7,0 Å
Lichtenthaler, F. W., Immel S. : Liebigs Ann. Chem. 27-37. 1996
(S. Immel et al., 1999)
Indometacin ciklodextrin komplex Az indometacin oldódása p 7 pufferben Corpora non agunt nisi soluta (Paracelsus) a gyógyszerésznek oldatba kell vinni a sokszor oldhatatlannak látszó szilárd anyagot 3 C N Cl 1200 indometacin/βcd komplex Indometacin [mg/100ml] 1000 800 600 400 200 0 indometacin+βcd keverék indometacin 2 3 0 10 20 30 40 50 60 70 t (perc) 1 Szente Lajos, Cyclolab Kft.
KITIN: homoglikán, egyenes lánc, β-glikozid (1-4) β-kötés 4 --β-2-acetamido-2-dezoxi-d-glükopiranozid Funkció: CaC 3 kristályok befogadása N C 3C N-acetil-glükózamin (1 4 β-kötés) N C C3 n 3C N C 2-acetamido-2-dezoxi- -D-glükóz (monomer) N C 3C N C 3C N C 3C poli(1,4 --β-2-acetamido-2-dezoxi-d-glükopiranozid)
eteroglikánok IALURNSAV egyenes lánc, heteroglikán. Mt = 200 000-2 000 000 Összetétel: D-glükuronsav, N-acetil-D-glükózamin Kötésrendszer: 1,4 β és 1, 3 β glikozidos kötés, karbonsavamid kötés C- D-glükuronsav C2 β β NCC3 N-acetil-D-glükózamin 1,4 β ialuronidáz, EC.3.2.1.36 (orvosi pióca) C N CC3 N CC3 n C D-glükózamin D-glükuronsav 1,3 β ialuronidáz, EC.3.2.1.35 (ondósejt, baci)
KNDRITIN (-SZULFÁT) (Chondros, porc, rög, görög) Egyenes lánc, heteroglikán. Összetétel: D-glükuronsav, N-acetil-D-galaktózamin, kénsav Kötésrendszer: 1,4 β és 1, 3 β glikozidos kötés, savamid és szulfonsavészter kötés C- D-glükuronsav β C2S 3 N-acetil-D-galaktózamin- -6-szulfát β NCC 3 Z Y 1,4 β N CC3 C 1,3 β Z Y N CC3 C n D-galaktózamin D-glükuronsav Y Z Kondroitin Kondroitin szulfát A S - 3 Kondroitin szulfát C S - 3
EPARIN ógörögből: ηπαρ (hepar), egyenes lánc, heteroglikán. Mt =12-16 000 Összetétel: D-glükuronsav, D-glükózamin, kénsav Kötésrendszer: 1, 4 α és 1, 3 α glikozidos kötés, szulfonsavamid és szulfonsavészter kötés Funkció: véralvadásgátló (trombin inaktiválása, 1916) C- S 3- α C2S 3- α NS 3- D-glükuronsav- -2-szulfát N-szulfo-D-glügózamin- -6-szulfát 1,4 α -3S N -3S C S - 3 D-glükózamin D-glükuronsav -3S n 1,3 α S3- N S 3 - C S - 3 eparináz I, II és III
DERMATÁN (SZULFÁT) Egyenes lánc, heteroglikán. Összetétel: L-lauronsav, N-acetil-D-galaktózamin, kénsav Kötésrendszer: 1, 4 β és 1, 3 β glikozidos kötés, szulfonsavamid és szulfonsavészter kötés C- L-lauronsav 1,3 β -3S C2 NCC 3 N-acetil-D-galaktózamin-4-szulfát AGAR Vörösmoszatok, Rhodophyta Poliszacharid keverék: agaroz (70%), agropektin (30%). egyenes lánc, heteroglikán, semleges. AGARÓZ: D-galaktóz, 3,6-anhidro-L-galaktóz Kötésrendszer: 1, 4 β és 1, 3 α glikozidos kötés, 3,6 éter kötés 1,4 β 1,3 α n 3,6-anhidro-L-galaktóz D-galaktóz
AB antigének Vörösvértestek felszínén, fehérjéhez, lipidhez kapcsolódó oligoszacharidok. Elágazó lánc, heteroglikán, semleges. Összetétel: D-galaktóz (Gal), N-Ac-D-galaktózamin (GalNAc), N-Ac-D-glükózamin (GlcNAc), L-fukóz (Fuc). Kötésrendszer: 1, 3 α és 1, 3 β glikozidos kötés, savamid kötés Transzferáz N CC3 C3 N CC3 determináns ( antigén) α-d-galnac(1-3) β-d-gal(1-3) β-d-glcnac- 1,2 α-l-fuc N CC3 C3 A determináns (A antigén) N CC3 C3 B determináns (B antigén)
Egy példa
Mycobacterium sejtfal - vázlat Prof. Danijel Kikelj, University of Ljubjana
Mikolsavak
Dimikolsav trehalóz (TDM) észter enzimatikus (Ag85) bioszintézise trehalóz mikolsav
Trehalóz alapú enzim (Ag85) inhibitorok A mikoliltranszferáz aktivitás 60%-os gátlása c = 266 µm/l ADT (6-azido-6 -dezoxi-α-α -trehalóz) J.T. Belisle et al.,science 276, 1420 (1997) J.D. Rose et al.,carbohydrate Res. 337, 105 (2001)