HEPTOSIS: KARAKTERISTIK, KEPENTINGAN BIOLOGIS, SINTESIS - BIOLOGI - 2025

The heptoses adalah monosakarida memiliki karbon tujuh dan dengan para rumus empiris C ₇ H ₁₄ O ₇ . Gula ini, seperti monosakarida lainnya, bersifat polihidroksilasi dan dapat berupa: aldoheptosis, yang memiliki fungsi aldehida pada karbon satu, atau ketoheptosis, yang memiliki gugus keton pada karbon 2.

Heptosis disintesis dalam jalur metabolik, seperti siklus fotosintesis Calvin dan fase non-oksidatif dari jalur pentosa fosfat. Mereka merupakan penyusun lipo-polisakarida (LPS) pada dinding sel bakteri Gram negatif seperti Escherichia coli, Klebsiella sp., Neisseria sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Shigella sp., Dan Vibrio sp.

Sumber: Fvasconcellos

karakteristik

Heptosis, mirip dengan heksosa, sebagian besar ada dalam bentuk sikliknya. Aldoheptosis memiliki lima karbon asimetris dan siklus membentuk piranosa. Sebaliknya, ketoheptosis memiliki empat karbon asimetris, di mana mereka juga membentuk piranosis.

Ketoheptosa alami yang sangat umum pada organisme hidup adalah sedoheptulosa. Gula ini penting dalam pembentukan gula heksosa dalam fotosintesis dan metabolisme karbohidrat pada hewan.

Ketika sedoheptulosa dipanaskan dalam asam mineral encer, ia membentuk campuran mineral kesetimbangan, di mana 80% mengkristal sebagai 2,7-anhydro-β-D-altro-heptulopyranose dan 20% adalah sedoheptulosa.

Penentuan kimiawi dari heptosis dilakukan dengan asam sulfat dan sistein, difenilamin dan floroglucinol. Dalam kondisi tertentu, heptosa dapat dibedakan dari gula lain. Ia bahkan dapat membedakan antara aldoheptosis dan ketoheptosis.

Banyak aldoheptosis memiliki konfigurasi glikero-D-mannoheptosa. Heptosa, bersama dengan asam keto-gula delapan karbon (asam 3-deoksi-D-manno-2-oktulosonat, gula Kdo), adalah komponen struktural LPS, di membran luar lapisan ganda lipid bakteri. .

LPS dapat diekstraksi menggunakan 45% fenol dalam campuran air. Kemudian, heptosis dan gula KDO dapat diidentifikasi dengan teknik kolorimetri dan kromatografi.

Kepentingan biologis dari hepatosis

Dalam fotosintesis dan jalur pentosa fosfat

Enzim yang mengubah triosa fosfat, gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat, yang dihasilkan oleh asimilasi CO ₂ , menjadi pati ditemukan di stroma kloroplas . Pembentukan triosa fosfat dan pemulihan karbon, untuk memulai fiksasi CO _{2 lagi} , merupakan dua tahap siklus Calvin.

Selama tahap pemulihan karbon, enzim aldolase bertanggung jawab untuk mengubah eritrosa 4-fosfat (metabolit empat karbon (E4P)) dan dihidroksiketon fosfat (metabolit tiga karbon) menjadi sedoheptulosa 1,7-bifosfat .

Ketoheptosse ini diubah dengan beberapa langkah, dikatalisis secara enzimatis, menjadi ribulosa 1,5-bifosfat.

Ribulosa 1,5-bifosfat adalah metabolit permulaan dari siklus Calvin. Di sisi lain, biosintesis sedoheptulosa 7-fosfat (S7P) berlangsung di jalur pentosa fosfat, yang merupakan jalur yang ada di semua organisme hidup. Dalam hal ini, aksi transketolase mengubah dua pentosa fosfat menjadi S7P dan gliseraldehida-3-fosfat (GAP).

Kemudian, melalui dua langkah yang dikatalisis oleh transaldolase dan transketolase, S7P dan GAP diubah menjadi fruktosa-6-fosfat dan GAP. Keduanya adalah metabolit glikolisis.

Dalam lipo-polisakarida (LPS)

Heptosis hadir dalam lipopolisakarida dan polisakarida dari kapsul bakteri. Motif struktur LPS pada Enterobacteriaceae terdiri dari lipid A yang terdiri dari dimer 2-amino-2-deoksi-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan β - (1®6). Ini memiliki dua ester fosfat dan gugus asam lemak rantai panjang.

Lipid A dihubungkan ke daerah pusat oleh jembatan tiga gula Kdo dan asam ketodeoksioktulosonat, dihubungkan oleh ikatan glikosidik (2®7). Wilayah ini terkait dengan L-glycero-D-mannoheptoses heptose, dengan konfigurasi alpha anomeric. Ada daerah antigenik.

Motif struktural ini terdapat pada bakteri Gram negatif, seperti Escherichia coli, Klebsiella sp., Yersinia sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Serta bakteri patogen lainnya.

Ada varian heptosa yang mencakup konfigurasi berbeda dari stereocenter piranosis dalam oligosakarida, serta rantai samping dalam polisakarida. D-glycero-D-manno-heptopyranosil hadir di Yersinia enterocolitica, Coxiella burnetti, Mannheimia haemolitica, Aeromonas hydrophila, dan Vibrio salmonicida.

Heptosa D-glycero-D-manno-heptose hadir sebagai unit rantai samping di wilayah luar LPS dari strain Proteus dan Haemophilus influenzae; dan sebagai rantai samping oligomer pendek yang dihubungkan oleh α - (1®3) atau α - (1®2), terkait dengan motif struktural Klebsiella pneumonie LPS.

Pada strain Vibrio cholerae, daerah O-antigenik memiliki D-glycero-D-manno-heptose dengan konfigurasi anomerik (alfa dan beta).

Di glikoprotein bakteri

Lapisan permukaannya (lapisan S) terdiri dari subunit protein identik, yang menutupinya dalam organisasi dua dimensi. Mereka ditemukan pada bakteri dan archaebacteria Gram-positif dan Gram-negatif. Protein di lapisan ini memiliki glikopeptida yang diperpanjang oleh rantai polisakarida.

Glikoprotein Aneurinibacillus thermoaerophilus, bakteri gram positif, memiliki unit berulang disakarida ®3) -Dglycero- β -D-mano-Hepp- (1®4) - α -L-Rhap- (1® di lapisan S.

Salah satu fungsi glikoprotein adalah adhesi. Misalnya, ada glikoprotein yang mengukur adhesi sebagai protein autotransporter (AIDA-I) pada strain E. coli. Biosintesis glikoprotein terjadi melalui transferase glikosil, seperti heptosil transferase, yang membutuhkan ADP glikero-manno-heptosa.

Perpaduan

Sintesis kimiawi dan kombinasi metode kimiawi dan enzimatik dari heptosa fosfat dan heptosa-nukleotida yang diaktifkan telah memungkinkan untuk menjelaskan jalur metabolisme yang digunakan mikroorganisme untuk menghasilkan zat ini.

Banyak metode sintesis menyiapkan manno-heptosa 6-epimerik untuk mensintesis L-glikero-D-manno-heptosa. Metode ini didasarkan pada pemanjangan rantai dari karbon anomerik, atau gugus aldehida, menggunakan pereaksi Grignard. Glikosilasi dilakukan dengan adanya gugus pelindung asil.

Dengan cara ini, ada stereokontrol yang mempertahankan konfigurasi α -anomer. Tioglikosida anomerik dan turunan trichloroacetimidate berfungsi sebagai donor kelompok heptosil. Prosedur yang lebih baru melibatkan pembentukan selektif β -heptosida dan turunan 6-deoksi-heptosida.

Biosintesis nukleotida heptosa teraktivasi dimulai dari sedoheptulosa 7-fosfat, yang diubah menjadi D-glikero-D-manno-heptosa 7-fosfat. Sebuah fosfomutase telah diusulkan untuk membentuk heptosil fosfat anomerik. Kemudian, transferase heptosil mengkatalisis pembentukan ADP D-glycero-D-manno-heptose.

Akhirnya, epimerase mengubah konfigurasi ADP D-glycero-D-manno-heptose menjadi ADP L-glycero-D-manno-heptose.

Selain itu, studi kimia telah dilakukan untuk mengetahui mekanisme dimana enzim ini melakukan katalisis. Misalnya, mereka menggunakan benzylated benzyl mannopyranoside, yang dioksidasi menjadi turunan manouronic.

Pengobatan dengan asam klorida mengubah turunan manouronic menjadi diazoketone. Perlakuan dengan diazobenzyl phosphoric menghasilkan campuran L-glycero-7-phosphate dan D-glycero-7-phosphate.

Referensi

1. Collins, PM 2006. Kamus karbohidrat dengan CD-ROM. Chapman & Hall / CRC, Boca Raton.
2. Cui, SW 2005. Karbohidrat makanan: kimia, sifat fisik, dan aplikasi. CRC Press, Boca Raton.
3. Ferrier, RJ 2000. Kimia karbohidrat: monosakarida, disakarida dan oligosakarida spesifik. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
4. Hofstad, T. 1974. Distribusi heptosa dan 2-keto-3-deoxy-octonate di Bacteroidaceae. Jurnal Mikrobiologi Umum, 85, 314–320
5. Kosma, P. 2008. Kejadian, sintesis dan biosintesis selang bakteri. Kimia Organik Saat Ini, 12, 1021-1039.
6. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Prinsip Lehninger dari biokimia. WH Freeman, New York.
7. Pigman, W. 1957. Karbohidrat: kimia, biokimia, fisiologi. Academic Press, New York.
8. Pigman, W., Horton, D. 1970. Karbohidrat: kimia dan biokimia. Academic Press, New York.
9. Sinnott, ML 2007. Struktur dan mekanisme kimia karbohidrat dan biokimia. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
10. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbohidrat: molekul penting kehidupan. Elsevier, Amsterdam.
11. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Dasar-dasar biokimia - kehidupan pada tingkat molekuler. Wiley, Hoboken.