Flurocromo

La Sociedad Internacional de Azúcares Raras (ISRS) ha clasificado

monosacáridos y derivados en función de su

abundancia en la naturaleza [27].

mientras que 20 hexosas y pentosas nueve fueron descritos como azúcares raros.

Otro gran grupo de azúcares raros consiste en desoxigenada

monosacáridos, que a menudo desempeñan un papel crucial como

elementos de reconocimiento de moléculas bioactivas [23, 65, 111].

Además, las modificaciones secundarias, tales como aminación

o metilación, también puede ocurrir. Azúcares raras no pueden ser

extraído de fuentes naturales y por lo tanto tiene que ser producido

por (bio) las reacciones químicas. Sin embargo, varios de

ahora estos están disponibles comercialmente como los productos a granel,

tales como D-tagatosa y D-sorbosa. Otros, en cambio, son

compuestos especiales que se utilizan en aplicaciones de alto valor,

que es el caso para la mayoría de los azúcares L. Puede ser

espera que las rutas de producción más eficientes aumentarán

la disponibilidad de azúcares raros para fines de investigación,

resultando en el descubrimiento de nuevas aplicaciones y / o como todavía

características no identificados [27].

A pesar de su baja abundancia natural, azúcares raros tienen

enorme potencial para aplicaciones prácticas (Tabla 1). en

la industria farmacéutica, por ejemplo, L-ribosa puede ser

usado como un bloque de construcción para los medicamentos contra el cáncer y viral

infecciones. Su aplicación más importante es en antiviral

terapia, donde se incorpora en análogos de L-nucleósidos

[30]. Las ventajas de la L-enantiómero son

aumento de la actividad antiviral, una mejor estabilidad metabólica, y

perfiles toxicológicos más favorables. Desde el descubrimiento

de lamivudina (20,30-didesoxi-30-tiacitidina, que se refiere principalmente

como 3TC), un número creciente de L-nucleósido

análogos están experimentando ensayos clínicos y / o preclínica

estudios, mientras que varios otros azúcares L pueden utilizarse para producir

L-nucleósidos, tales como L-gulosa, L-xilosa, galactosa y L-

[30, 69, 113]. L-azúcares también se puede utilizar como un activo

compuesto por su cuenta, por ejemplo, como glicosidasa

inhibidores [56] o como insecticidas [1].

Otros azúcares raros, como el D-tagatosa, pueden servir como lowcalorie

edulcorantes, reemplazando el azúcar de mesa clásica en el

industria alimentaria. Una ventaja importante es que tagatosa tiene un bajo

índice glucémico, lo que es adecuado para los pacientes diabéticos

[67]. A este respecto, es interesante observar que tagatosa

ha entrado en la fase III de ensayos clínicos para investigar si

se puede utilizar como medicamento para la diabetes [19]. efectos similares

se han atribuido a D-psicosa, que muestra potencial como

un edulcorante sin calorías, así como un diabético y la obesidad

agente de control [6]. En contraste, D-alosa, un isómero de

D-psicosa, muestra bastante diferentes propiedades. Adicionalmente

a su efecto inhibidor sobre tanto la carcinogénesis y cáncer

proliferación, también es útil en la cirugía y trasplante

como un agente anti-inflamatorio, inmunosupresor, y

crioprotector [64].

Las enzimas para la producción de azúcar rara

Básicamente, hay tres tipos diferentes de enzimas se pueden utilizar para

la interconversión de monosacáridos (Fig. 1). Dos de

éstos se clasifican en la clase de isomerasas, es decir,

isomerasas ceto-aldol (CE 5.3.1) y carbohidratos

epimerasas (CE 5.1.3). El primero (a menudo referido como

isomerasas aldosa reductasa o simplemente como isomerasas) catalizar una

reacción redox intramolecular, intercambiando el carbonilo

funcionalidad entre el C2-posiciones [43] C1 y. la

este último, en contraste, catalizar la re-orientación de un hidroxilo

grupo, que convierte el sustrato en uno de sus epímeros [95].

El tercer grupo de enzimas consiste en oxidorreductasas

(CE 1.1) que convierte los carbohidratos en su correspondiente

polioles, y viceversa [112]. oxidorreductasas

actuando sobre cetosas están típicamente designado como deshidrogenasas de poliol,

mientras que aquellos que actúan sobre aldosas son conocidos como

reductasas aldosa reductasa [27].

Los tres de estas clases de enzimas ya han sido

aplicado para la producción de azúcares raros (ver resumen en

Fig. 2), pero cada uno tiene sus ventajas y desventajas específicas

Por el momento, D-azúcares sólo se pueden convertir en

sus isómeros L utilizando los polioles correspondientes como intermedio

productos. Para ello, se aplican las oxidorreductasas

en un proceso de dos pasos, es decir, la reducción de azúcar seguido de

la oxidación de poliol (Fig. 4). Sin embargo, los polioles como xilitol y

sorbitol también son compuestos valiosos en sí mismos y

se utilizan como edulcorantes con una sensación de enfriamiento [24].

A pesar de su relevancia industrial, Oxidorreductasas exhibición

una gran desventaja, a saber, la necesidad de la costosa

cofactor NAD (P) H. Como resultado, las reacciones con oxidorreductasas

a menudo se llevan a cabo dentro de las células microbianas de manera que

el metabolismo celular puede proporcionar la energía reductora.

Alternativamente, los sistemas de regeneración de cofactor específicos pueden ser

empleado cuando se que se utilizarán enzimas aisladas (Fig. 5)

[17, 40].

oxidorreductasas

Desde el desarrollo de la hidrogenación química

método, xilitol se ha utilizado a gran escala como alternativa

edulcorante [24]. Sin embargo, la investigación también se ha centrado en

el desarrollo de métodos de producción microbiana de xilitol. a

tal fin, oxidorreductasas se emplea a menudo en metabólicamente

organismos manipulados, tales como Saccharomyces

cepas cerevisiae y Candida [24, 25]. El reto principal

con S. cerevisiae es aumentar la absorción de xilosa

como sustrato, así como la regeneración de NADPH a través

la vía de las pentosas fosfato. Aunque las levaduras Candida

son relativamente mejores para ocupar xilosa y el mantenimiento de la

equilibrio redox intracelular, su aplicación en la comida

la industria se ve obstaculizada por la naturaleza patógena oportunista

de algunas especies de Candida. En paralelo, el uso de xilitol

4-deshidrogenasa (XDH) como biocatalizador aislado para el

producción de xilitol también ha sido optimizado. la inmovilización

de la enzima de Rhizobium etli, por ejemplo,

se ha traducido en un aumento de diez veces termoestabilidad, una

amplio rango de pH de funcionamiento, y una excelente reutilización

[125]. A su vez, el xilitol puede servir como sustrato para la producción

de otros azúcares raros, como la L-xilulosa y

L-xilosa. En un estudio reciente, la XDH a partir de Bacillus pallidus

ha sido sobreexpresado en Escherichia coli para la L-xilulosa

producción. Aunque las tasas de conversión fueron inferiores a

cuando se utilizó la cepa B. pallidus, la ventaja de

E. coli es que la formación de productos secundarios es drásticamente

reducido [87, 105]. A temperaturas más altas, sin embargo,

L-xilosa comenzó a acumularse en lugar de L-xilulosa,

tal vez debido a la actividad endógena de D-arabinosa

isomerasa en E. coli.

La combinación de regio- y estereoselectividad para la

Posición C2 permite que el manitol 1-deshidrogenasa (MDH)

de Apium graveolens para catalizar varias interesante

reacciones, incluyendo la conversión de ribitol a L-ribosa,

D-sorbitol a L-gulosa, y galactitol a L-galactosa [100]. la

E. coli recombinante que contiene este MDH representa un significativamente

método mejorado para la producción a gran escala

de L-ribosa comparación con los métodos utilizados anteriormente [114].

Por ejemplo, se obtuvo una mayor productividad triple

en comparación con el doble isomerización de L-arabinosa con

xilosa isomerasa [45], y una tasa de conversión mucho más alto

se obtuvo en comparación con el proceso químico, mientras que el

riesgos ambientales pueden evitarse [48].

Otra deshidrogenasa que muestra un alto potencial como

un biocatalizador en la producción de azúcar rara es la recientemente

descubierto D-arabitol 2-deshidrogenasa (D-ADH) a partir de

Thermotoga marítimo [49]. Esta es la primera hyperthermophilic

D-ribulosa de formación de D-ADH y por lo tanto exposiciones

varias ventajas industriales. En primer lugar, la enzima puede

convertir el sustrato de bajo costo D-arabitol con muy

alta selectividad. En segundo lugar, el riesgo de contaminación en

la producción de alimentos es dramáticamente inferior, ya que puede ser utilizado

a temperaturas elevadas. Por último, puede ser eficientemente

purificada a partir de E. coli recombinantes por precipitación térmica,

proporcionar un suministro fiable y rentable de

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