La lacto- N- tetraosa es un azúcar complejo que se encuentra en la leche materna . Es uno de los pocos oligosacáridos de la leche humana (HMO) caracterizados y se sintetiza enzimáticamente a partir del sustrato lactosa . Es biológicamente relevante en el desarrollo temprano de la flora intestinal infantil .
Estructura química de lacto- N -tetraosa | |
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido N - [(1 2 R , 1 3 R , 1 4 S , 1 5 R , 1 6 R , 3 2 S , 3 3 R , 3 4 R , 3 5 S , 3 6 R , 5 2 S , 5 3 D , 5 4 S , 5 5 S , 5 6 R , 7 2 R , 7 3 S , 7 4 R , 7 5 R , 7 6 Ξ ) -1 3 , 1 4 , 1 5 , 3 5 , 5 3 , 5 5 , 7 4 , 7 5 , 7 6 -Nonahidroxi-1 6 , 3 6 , 5 6 , 7 2 -tetrakis (hidroximetil) -2,4,6-trioxa-1 (2), 3,5 (4, 2), 7 (3) -tetrakis (oxana) heptafan-3 3 -il] acetamida | |
Otros nombres β- D -Gal- (1 → 3) -β- D -GlcNAc- (1 → 3) -β- D -Gal- (1 → 4) - D -Glc | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
KEGG | |
PubChem CID | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 26 H 45 N O 21 | |
Masa molar | 707,632 g · mol −1 |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Estructura
La lacto- N- tetraosa es un tetrasacárido compuesto de galactosa , N -acetilglucosamina y glucosa monosacáridos unidos por enlaces β en una cadena lineal. [1] Tiene la fórmula química C 26 H 45 NO 21 , compartida con su isómero de oligosacárido de leche materna relacionado lacto- N -neotetraosa. [2]
Es un azúcar reductor con un centro anomérico libre en la molécula de glucosa terminal que indica un equilibrio entre los anómeros alfa (α) y beta (β) . Esta característica de los azúcares reductores se ve a través de una prueba de Benedict positiva .
Lactosa- N- tetraosa tiene la nomenclatura de oligosacáridos β- D -galactosil- (1 → 3) - N -acetil-β- D -glucosaminil- (1 → 3) -β- D -galactosil- (1 → 4) - D -glucosa, y consta de lactosa con una lactosa adicional N -biose disacárido en el extremo no reductor. [1] [3] [4]
La lacto- N- tetraosa se clasifica como un oligosacárido de cadena de tipo I debido al enlace β (1 → 3) en el extremo no reductor. El enlace β (1 → 4) en el extremo no reductor de lacto- N -neotetraosa la convierte en una cadena de tipo II.
A través de la caracterización química y estructural , se ha identificado que los oligosacáridos relacionados son a menudo modificaciones de un solo disacárido. Esto se ha observado para los oligosacáridos de la leche humana, la lactosa como el azúcar común, y en el rafinosa -series de plantas oligosacáridos que se basan en sacarosa . [5]
Importancia biológica
La lacto- N- tetraosa se considera un prebiótico que facilita el crecimiento de bacterias saludables en el microbioma intestinal . Es uno de los primeros alimentos funcionales que consume el bebé. Los seres humanos no tienen las enzimas para romper los enlaces glicosídicos de los oligosacáridos de la leche humana, por lo que estos azúcares no tienen valor calórico para los seres humanos y funcionan como fibra dietética en el intestino . [6]
Solo una pequeña fracción de los HMO se absorbe sin digerir a través del epitelio y son detectables en la circulación , lo que puede indicar otras funciones sistémicas de estos compuestos actualmente desconocidas. [7] [8] Lacto-N-tetraosa y otros oligosacáridos de la leche materna se excretan posteriormente en la orina después del consumo de leche materna. [7] [8]
Se ha descubierto que la lacto- N- tetraosa en particular promueve específicamente el crecimiento de la especie Bifidobacterium longum subespecies infantis . [9] [5] B. infantis ayuda a la digestión y se considera una bacteria "buena" . [5] Los estudios genéticos de B. infantis han identificado un lugar para el metabolismo de HMO que se conserva en todas las cepas observadas hasta la fecha. [9] Esto sugiere una posible evolución conjunta de la bacteria con el intestino del lactante y la composición de la leche materna. [9]
Las bifidobacterias tienen una vía metabólica para la absorción y digestión de oligosacáridos específicos de la leche materna. [10] Esto se logra a través de proteínas transportadoras específicasy glicosidasas para romper los enlaces químicos que se encuentran en lacto- N- tetraosa, lacto- N- neotetraosa y otros oligosacáridos de la leche humana. [9] [10] La escisión de lacto- N -tetraosa y lacto- N -neotetraosa requiere diferentes enzimas debido a su distintivo enlace glicosídico en el extremo no reductor. [11] Se ha encontrado que las bifidobacterias en el intestino humanocontienen lacto- N -biosidasas de cadena tipo Icapaces de escindir lacto- N -tetraosa en lactosa- N -biosa y lactosa. [10]
La lacto- N- tetraosa es una fuente alimenticia no competitiva para B. infantis con otras bacterias entéricas que carecen de las proteínas necesarias y son incapaces de degradar el azúcar en fuentes utilizables de carbono para la glucólisis . [10] Cuando el bebé consume leche materna, la lacto- N- tetraosa confiere una ventaja de crecimiento a Bifidobacterium ya que son capaces de metabolizar este azúcar para la producción de ATP , mientras que otras bacterias intestinales no pueden. [5] Este crecimiento excesivo de la bacteria B. infantis también puede dificultar el crecimiento de otras bacterias patógenas en el intestino. [5]
Los estudios han indicado que solo ciertas especies de bifidobacterias, como las del intestino del lactante, contienen el gen lacto- N -biosidasa . [10] El análisis de bifidobacterias en el intestino de animales domésticos no encontró evidencia de esta enzima. [10] Las cepas de B. infantis altamente adaptadas a la utilización de oligosacáridos de la leche humana sugieren además una co-evolución selectiva entre el microbioma intestinal y el bebé. [9] [10]
Se ha descubierto que el microbioma intestinal de los lactantes amamantados frente a los alimentados con fórmula es muy diferente. [10] Por esta razón, agregar HMO a las fórmulas para bebés es un área de interés.
Métodos de síntesis
Es necesario aislar oligosacáridos individuales para estudiar más a fondo su función biológica . La leche materna es inaccesible en grandes cantidades y su compleja composición hace que la separación de los componentes moleculares individuales sea un desafío. Se ha informado de síntesis de lacto- N- tetraosa en síntesis química total , así como en células de Escherichia coli recombinantes . [3] [12] La creciente disponibilidad de este compuesto es un área de investigación en curso para descubrir aún más el papel fisiológico y bioquímico de la lacto- N- tetraosa y otros oligosacáridos de la leche humana en el cuerpo . [7]
Referencias
- ^ a b PubChem. "Lacto-N-tetraosa" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Consultado el 1 de diciembre de 2020 .
- ^ PubChem. "Neolactotetraosa" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Consultado el 1 de diciembre de 2020 .
- ^ a b Bandara, Mithila D .; Stine, Keith J .; Demchenko, Alexei V. (1 de diciembre de 2019). "La síntesis química de los oligosacáridos de la leche humana: Lacto- N- tetraosa (Galβ1 → 3GlcNAcβ1 → 3Galβ1 → 4Glc)" . Investigación de carbohidratos . 486 : 107824. doi : 10.1016 / j.carres.2019.107824 . ISSN 0008-6215 . PMC 6897367 . PMID 31585319 .
- ^ "Base de datos del metaboloma humano: mostrando metabocard para Lacto-N-tetraosa (HMDB0006566)" . hmdb.ca . Consultado el 2 de diciembre de 2020 .
- ^ a b c d e Miesfeld, Roger L. (julio de 2017). Bioquímica . McEvoy, Megan M. (Primera ed.). Nueva York, NY. ISBN 978-0-393-61402-2. OCLC 952277065 .
- ^ "Oligosacáridos de la leche humana" . Sitio web global de NNI . Consultado el 1 de diciembre de 2020 .
- ^ a b c Triantis, Vassilis; Bode, Lars; van Neerven, RJ Joost (2018). "Efectos inmunológicos de los oligosacáridos de la leche humana" . Fronteras en pediatría . 6 : 190. doi : 10.3389 / fped.2018.00190 . ISSN 2296-2360 . PMC 6036705 . PMID 30013961 .
- ^ a b Wiciński, Michał; Sawicka, Ewelina; Gębalski, Jakub; Kubiak, Karol; Malinowski, Bartosz (20 de enero de 2020). "Oligosacáridos de la leche humana: beneficios para la salud, posibles aplicaciones en fórmulas infantiles y farmacología" . Nutrientes . 12 (1): 266. doi : 10.3390 / nu12010266 . ISSN 2072-6643 . PMC 7019891 . PMID 31968617 .
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- ^ a b c d e f g h Wada, Jun; Ando, Takuro; Kiyohara, Masashi; Ashida, Hisashi; Kitaoka, Motomitsu; Yamaguchi, Masanori; Kumagai, Hidehiko; Katayama, Takane; Yamamoto, Kenji (1 de julio de 2008). "Bifidobacterium bifidum Lacto-N-Biosidase, una enzima crítica para la degradación de los oligosacáridos de la leche humana con estructura de tipo 1" . Microbiología aplicada y ambiental . 74 (13): 3996–4004. doi : 10.1128 / AEM.00149-08 . ISSN 0099-2240 . PMC 2446520 . PMID 18469123 .
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- ^ Baumgärtner, Florian; Sprenger, Georg A .; Albermann, Christoph (1 de julio de 2015). "Cultivo por lotes alimentado con galactosa limitada de Escherichia coli para la producción de lacto-N-tetraosa" . Tecnología enzimática y microbiana . 75–76: 37–43. doi : 10.1016 / j.enzmictec.2015.04.009 . ISSN 0141-0229 . PMID 26047914 .