Manóza

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Manóza
Manóza
Manóza
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec C6H12O6
Synonymá (3S,4S,5S,6R)-6-(Hydroxymetyl)oxán-2,3,4,5-tetrol
Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť 180,156 g/mol
Ďalšie informácie
Číslo CAS 3458-28-4
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI.
Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.

Manóza,[1] skratka Man,[2] je monosacharid, ktorý má šesť atómov uhlíka a aldehydovú skupinu, teda aldohexóza. Je to C2 epimér glukózy. Manóza je dôležitá v ľudskom metabolizme, hlavne v glykozylácii niektorých bielkovín. Niektoré vrodené poruchy glykozylácie sú spojené s mutáciami enzýmov, ktoré sa účastnia metabolizmu manózy.[3]

Manóza nie je esenciálna živina. V ľudskom tele sa tvorí z glukózy alebo sa premieňa na glukózu. Manóza poskytuje energiu 2-5 kcal/g. Čiastočne sa vylučuje močom.

Štruktúra a konfigurácia[upraviť | upraviť zdroj]

Manóza sa bežne vyskytuje v dvoch druhoch cyklickej formy, a to ako pyranóza (šesťuhlíkový cyklus) alebo furanóza (päťuhlíkový cyklus). Každá z týchto podôb potom existuje v dvoch podobe dvoch anomérov podľa polohy hydroxylovej skupiny na anomérnom uhlíku. Celkovo teda existujú štyri rôzne cyklické formy, v ktorých sa manóza môže vyskytovať, a takisto môže existovať v lineárnej podobe. Manóza podlieha rýchlej izomerizácii, pri ktorej sa premieňa z jednej formy na druhú.[chýba zdroj] Manóza sa v prírode bežne nachádza v D konfigurácii.

Izoméry D-manóza (Haworthova projekcia) Percentuálny pomer týchto foriem
Alpha-D-Mannofuranose.svg

α-D-Manofuranóza

Alpha-D-Mannofuranose.svg

β-D-Manofuranóza

Alpha-D-Mannopyranose.svg

α-D-Manopyranóza
67%

Beta-D-Mannopyranose.svg

β-D-Manopyranóza
33%

Manóza sa od glukózy líši inverznou konfiguráciou na uhlíku C2, je to teda C2 epimér glukózy. Manóza sa v roztoku nachádza v konformácii. Táto malá zmena vedie k drasticky odlišnej biochémii medzi týmito dvoma hexózami. Táto zmena má podobné účinky i na ostatné aldohexózy.[chýba zdroj]

Metabolizmus[upraviť | upraviť zdroj]

Metabolizmus manózy u ľudí.

Predpokladá sa, že manóza využívaná v glykozylácii je odvodená od glukózy, avšak v kultúre hepatómových buniek (rakovinových buniek z pečene) pochádza väčšina manózy v biosyntéze glykoproteínov z extracelulárnej manózy, nie glukózy.[4] Mnoho glykoproteínov tvorených v pečeni sa vylučuje do krvi, takže takže sa manóza prijatá z potravy šíri do celého tela.[5]

Manóza sa nachádza v mnohých glykokonjugátoch vrátane N-viazaných glykozylovaných bielkovín. C-Manozylácia je takisto bežná.[6]

Trávenie mnohých polysacharidov a glykoproteínov produkuje manózu, ktorá je fosforylovaná hexokinázou, čím sa vzniká manóza-6-fosfát. Manóza-6-fosfát sa potom premieňa na fruktóza-6-fosfát (F6P) pôsobením fosfomanózaizomerázy.[7] F6P potom vstupuje do glykolytickej dráhy a je premieňaný na glukóza-6-fosfát v hepatocytoch, čo jej umožňuje vstup do glukoneogenézy.

Manóza je hlavným monosacharidom v N-viazanej glykozylácie, čo je posttranslačná úprava bielkovín. Začína presunom Glc3Man9GlcNAc2 na práve syntetizovaný glykoproteín v endoplazmatickom retikule. Glukóza sa hydrolyzuje na plne poskladanej bielkovine a manózové skupiny sú hydrolyzované manozidázami v endoplazmatickom retikule a Goligho aparáte. Hotové glykoproteíny typicky obsahujú tri manózové jednotky, ktoré sú schované ďalšími úpravami pomocou GlcNAc, galaktózy a kyseliny sialovej. To je dôležité, pretože prirodzený imunitný systém cicavcov je stavaný tak, aby rozlišoval vystavené manózové jednotky, pretože na povrchu kvasiniek sú často vystavené manózové jednotky v podobe manánov. Vírus HIV má značné množstvo manózových jednotiek kvôli tesnej blízkosti glykánov vo virálnom spikeu.[8][9] Tieto manózové jednotky sú cieľom pre protilátky.[10]

Biotechnológie[upraviť | upraviť zdroj]

Rekombinantné bielkoviny tvorené v kvasinkách môžu byť podrobené adícii manózy iným spôsobom, než u cicavčích buniek.[11] Tento rozdiel u rekombinantných bielkovín spôsobený expresiou v kvasinkách a nie v cicavčích organizmoch môže ovplyvniť účinnosť vakcín.[chýba zdroj]

Tvorba a použitie[upraviť | upraviť zdroj]

Manózu je možné získať oxidáciou manitolu.[12] Takisto je možné ju získať Lobry-de Bruyn-van Ekensteinovou premenou.[13][14]

Manóza (respektíve D-manóza) sa používa ako doplnok stravy na prevenciu opakovaných infekcií močovej sústavy.[15]

Etymológia[upraviť | upraviť zdroj]

Základom slov "manóza" a "manitol" je manna, ktorú Biblia popisuje ako pokrm zoslaný izraelskému ľudu pri jeho ceste v púšti.[16] Niektoré stromy a kry produkujú látku zvanú manna, napríklad Fraxinus ornus, z ktorého bol prvýkrát izolovaný manitol.[17]

Manóza PTS permeáza[upraviť | upraviť zdroj]

Manóza XYZ permeázový komplex. Vstup PEP umožňuje presun vysokoenergetického fosfátu, ktorý sa presúva transportérovým systémom a nakoniec napomáha vstupu manózy (v tomto prípade, inak by to bola akákoľvek hexóza) a končí tvorbou manóza-6-fosfátu.
Video ukazujúce MANXYZ transportérový komplex a presun vysokoenergetického fosfátu z PEP na ostatné podjednotky komplexu.

PEP-dependentný cukor transportný fosfotransferázový systém prenáša a zároveň fosforyluje svoje substráty. Manóza XYZ permeáza je členom tejto rodiny enzýmov a túto zvláštnu metódu používajú baktérie na príjem cukrov, v prípade manóza XYZ hlavne exogénnych hexóz, na presun fosfátových esterov do bunkovej cytoplazmy pri príprave na ďalšie spracovanie, primárne pomocou glykolýzy.[18] MANXYZ transpotérový komplex sa takisto účastní infekcie E. coli bakteriofágom lambda, pričom podjednotky ManY a ManZ sú dostatočné pre infekciu fágom lambda.[19] MANXYZ obsahuje štyri domény v troch polypeptidových reťazcoch, ManX, ManY a ManZ. Podjednotka ManX tvorí homodimér, ktorý je lokalizovaný na cytoplazmatickej strane membrány. ManX obsahuje dve domény, IIA a IIB, spojené "kĺbovým" peptidom a každá doména obsahuje fosforylačné miesto a prenos fosfátovej skupiny prebieha medzi dvoma podjednotkami.[20] ManX môže byť viazaná na membránu, ale nemusí.[19] ManY a ManZ podjednotky sú hydrofóbne integrálne proteíny so šiestimi a jedným transmembránovými alfa helixmi.[21][22][23] Fosfátová skupiny z PEP sa prenáša na importovaný cukor pomocou Enzýmu 1 a potom na ManX, ManY a ManZ podjednotky ManXYZ transportérového komplexu, ktorý fosforyluje prichádzajúcu hexózu, čím vzniká hexóza-6-fosfát.


Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. aldóza. In: Encyclopaedia Beliana. 1. vyd. Bratislava : Encyklopedický ústav SAV; Veda, © 1999.
  2. PUBCHEM. D-Mannose [online]. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, [cit. 2022-04-24]. Dostupné online. (po anglicky)
  3. Metabolic manipulation of glycosylation disorders in humans and animal models. Seminars in Cell & Developmental Biology, 2010, s. 655–662. DOI10.1016/j.semcdb.2010.03.011. PMID 20363348.
  4. Direct utilization of mannose for mammalian glycoprotein biosynthesis. Glycobiology, 1998, s. 285–295. DOI10.1093/glycob/8.3.285. PMID 9451038.
  5. Studies of mannose metabolism and effects of long-term mannose ingestion in the mouse. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 2001, s. 116–126. DOI10.1016/S0304-4165(01)00183-0. PMID 11687298.
  6. MINAKATA, Shiho; MANABE, Shino; INAI, Yoko. Protein C-Mannosylation and C-Mannosyl Tryptophan in Chemical Biology and Medicine. Molecules, 2021-08-30, roč. 26, čís. 17, s. 5258. Dostupné online [cit. 2022-05-12]. ISSN 1420-3049. DOI10.3390/molecules26175258. (po anglicky)
  7. VOET, Donald. Biochemistry. Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, 2011. (4th edition.) Dostupné online. ISBN 978-0-470-57095-1. S. 631-633.
  8. Glycan clustering stabilizes the mannose patch of HIV-1 and preserves vulnerability to broadly neutralizing antibodies. Nature Communications, 2015-06-24, s. 7479. DOI10.1038/ncomms8479. PMID 26105115. (po anglicky)
  9. Structural Constraints Determine the Glycosylation of HIV-1 Envelope Trimers. Cell Reports, 2015-06-16, s. 1604–1613. ISSN 2211-1247. DOI10.1016/j.celrep.2015.05.017. PMID 26051934. (po anglicky)
  10. Targeting host-derived glycans on enveloped viruses for antibody-based vaccine design. Current Opinion in Virology, 2015-04-01, s. 63–69. DOI10.1016/j.coviro.2015.02.002. PMID 25747313.
  11. Mannose addition by yeast Pichia pastoris on recombinant HER-2 protein inhibits recognition by the monoclonal antibody herceptin. Vaccine, 2009, s. 4704–4708. DOI10.1016/j.vaccine.2009.05.063. PMID 19520203.
  12. STOOP, J. M.; PHARR, D. M.. Partial purification and characterization of mannitol: mannose 1-oxidoreductase from celeriac (Apium graveolens var. rapaceum) roots. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1992-11-01, roč. 298, čís. 2, s. 612–619. PMID: 1416989. Dostupné online [cit. 2022-05-12]. ISSN 0003-9861. DOI10.1016/0003-9861(92)90456-7.
  13. ANGYAL, Stephen J.. The Lobry de Bruyn-Alberda van Ekenstein Transformation and Related Reactions. Berlin, Heidelberg : Springer, 2001. DOI: 10.1007/3-540-44422-X_1. Dostupné online. ISBN 978-3-540-44422-0. DOI:10.1007/3-540-44422-x_1 S. 3. (po anglicky)
  14. Lobry de bruyn-van ekenstein transformation [online]. Biology Articles, Tutorials & Dictionary Online, 2019-10-07, [cit. 2022-05-12]. Dostupné online. (po anglicky)
  15. Oral D-mannose in recurrent urinary tract infections in women: A pilot study. Journal of Clinical Urology, 2014, s. 208–213. DOI10.1177/2051415813518332.
  16. Mannose Etymology in English | Etymologeek [online]. [Cit. 2022-05-12]. Dostupné online.
  17. MARTÍNEZ-MIRANDA, Juan Gilberto; CHAIREZ, Isaac; DURÁN-PÁRAMO, Enrique. Mannitol Production by Heterofermentative Lactic Acid Bacteria: a Review. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2022-02-23. Dostupné online [cit. 2022-05-12]. ISSN 1559-0291. DOI10.1007/s12010-022-03836-5. (po anglicky)
  18. Phosphoenolpyruvate:carbohydrate phosphotransferase systems of bacteria. Microbiological Reviews, 1993, s. 543–594. DOI10.1128/MMBR.57.3.543-594.1993. PMID 8246840.
  19. a b The mannose-permease of the bacterial phosphotransferase system. Gene cloning and purification of the enzyme IIMan/IIIMan complex of Escherichia coli. The Journal of Biological Chemistry, 1985, s. 15495–15503. DOI10.1016/S0021-9258(17)36282-8. PMID 2999119.
  20. Mannose permease of Escherichia coli. Domain structure and function of the phosphorylating subunit. The Journal of Biological Chemistry, 1989, s. 18733–18741. DOI10.1016/S0021-9258(18)51529-5. PMID 2681202.
  21. Membrane topology of the mannose transporter of Escherichia coli K12. European Journal of Biochemistry, 1996, s. 810–817. DOI10.1111/j.1432-1033.1996.0810u.x. PMID 8774730.
  22. Structure of the mannose transporter of the bacterial phosphotransferase system. Cell Research, 2019-06-17, s. 680–682. ISSN 1748-7838. DOI10.1038/s41422-019-0194-z. PMID 31209249.
  23. Structure of the mannose phosphotransferase system (man-PTS) complexed with microcin E492, a pore-forming bacteriocin. Cell Discovery, 2021-04-06, s. 20. ISSN 2056-5968. DOI10.1038/s41421-021-00253-6. PMID 33820910.

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Mannose na anglickej Wikipédii.