Kulturen aus der ganzen Welt haben Pflanzen- und Tierextrakte als Nahrung und traditionelle Medizin verwendet. Beispielsweise haben Asiaten, insbesondere in Korea, China und Japan, Seegurkenextrakte zur Behandlung von Arthritis, häufigem Wasserlassen, Impotenz und sogar Krebs verwendet. Während es leicht ist, diese traditionellen Arzneimittel abzulehnen, könnten Seegurken und tatsächlich mehrere andere wirbellose Meerestiere der Schlüssel zu neuen Arzneimitteln sein.
Eine Klasse von Verbindungen, die als „sulfatierte Fucane“ (SFs) bezeichnet werden, im Wesentlichen fucosereiche sulfatierte Polysaccharide, die in Seegurken und Seeigeln vorkommen, sind für ihre gerinnungshemmenden, antiviralen und krebshemmenden Eigenschaften bekannt. Kürzlich wurden sie auf ihre Wirksamkeit gegen das SARS-CoV-2-Virus untersucht.
Um diese SFs zu untersuchen, muss man ihr Molekulargewicht reduzieren, indem man sie in Oligosaccharide zerlegt. Dies geschieht oft mit einem Verfahren, das als „milde Säurehydrolyse“ bezeichnet wird. Daher ist es wichtig, die strukturellen Modifikationen zu kennen, die durch diese milde Säurehydrolyse an SFs verursacht werden.
Hier kam ein Forscherteam unter der Leitung von Professor Seon Beom Kim von der Pusan National University in Korea und Assistenzprofessor Vitor H. Pomin von der University of Mississippi, USA, ins Spiel Kohlenhydrat-Polymereuntersuchten sie die milde Säurehydrolyse von SFs, die aus zwei Seegurkenarten, Isostichopus badionotus und Holothuria floridana, und einer Seeigelart, Lytechinus variegatus, extrahiert wurden, um die Auswirkungen dieses Prozesses während der Oligosaccharidproduktion zu sehen.
Die Studie umfasste Beiträge von Dr. Marwa Farrag, Dr. Sushil K. Mishra, Dr. Sandeep K. Mishra, Dr. Joshua S. Sharp und Dr. Robert J. Doerksen, die alle mit der Gruppe von Dr. Pomin zusammenarbeiteten.
Über die Motivation hinter ihrer Studie erklärt Prof. Kim: „Einer der Schlüssel, um ein antivirales Mittel zu sein, ohne andere biologische Aktivitäten zu zeigen, ist die Kontrolle des Molekulargewichts des Polysaccharids. Spezifische Enzyme, die marine Polysaccharide depolymerisieren können, sind jedoch nicht allgemein bekannt . Infolgedessen ist der Weg der milden Säurehydrolyse oft der richtige Weg. Daher besteht ein dringender Bedarf an physikochemischen Studien von SFs während des chemischen Hydrolyseprozesses.“
Nach der Extraktion der SFs charakterisierte das Team die Struktur jeder dieser SFs und enthüllte, dass sie die Form langer Ketten von sich wiederholenden Blöcken aus vier Zuckern haben, die Sulfationen (SO42-) enthalten. Daher wurden sie als 3-verknüpfte Tetrasaccharid-repeating SFs klassifiziert. Als nächstes wurden diese SFs milder Schwefelsäure ausgesetzt und das produzierte Oligosaccharid wurde untersucht, um die durch die Hydrolyse verursachten Veränderungen zu sehen.
Die Forscher fanden heraus, dass alle drei SFs eine selektive 2-Desulfatierung zeigten, bei der der zweite Zucker im sich wiederholenden Tetrasaccharid das daran gebundene Sulfation verlor. Dadurch brachen die langen Ketten auf und es entstand ein 8 Zucker langes Oligosaccharid.
„Das Phänomen der Säurehydrolyse wird ständig für die Depolymerisation von sulfatierten Fucanen betont. Unsere Studie zeigt, dass die selektive 2-Desulfatierung ein häufiges und erwartetes Phänomen bei der Oligosaccharidproduktion durch milde Säurehydrolyse von SFs ist“, sagt Prof. Kim. „Diese Ergebnisse werden dazu beitragen, die Erforschung der medizinischen Eigenschaften von SFs voranzutreiben, und könnten möglicherweise zu neuen Medikamenten für eine Vielzahl von Krankheiten führen.“
Mehr Informationen:
Seon Beom Kim et al., Selektive 2-Desulfatierung von Tetrasaccharid-wiederholenden sulfatierten Fucanen während der Oligosaccharid-Produktion durch milde Säurehydrolyse, Kohlenhydrat-Polymere (2022). DOI: 10.1016/j.carbpol.2022.120316
Zur Verfügung gestellt von der Pusan National University