Quina diferència hi ha entre la D-manosa i la L-manosa?
La D-manosa i la L-manosa són enantiòmers que es reflecteixen entre si, i la seva diferència essencial rau en les seves diferents estereoconfiguracions espacials, que donen lloc a activitats i funcions biològiques molt diferents. Els següents són els punts distintius clau:
?
- Diferències fonamentals en l'estructura química
Punts comuns:
La fórmula molecular és C?H??O?, que és l'isòmer C-2 de la glucosa (és a dir, la direcció de l'hidroxil (-OH) al segon carboni és oposada a la de la glucosa).
Diferències bàsiques:
El mètode d'etiquetatge D/L es basa en el sistema de referència de gliceraldehid:
D-Manosa: La direcció hidroxil (-OH) del carboni quiral amb el número més alt (C5) de la molècula està alineada amb el D-gliceraldehid (situat al costat dret de la projecció de Fischer).
L-manosa: La direcció hidroxil de C5 és coherent amb la de l'L-gliceraldehid (situat al costat esquerre de la projecció de Fischer).
Els dos són imatges especulars l'un de l'altre i no es poden superposar.
?
Equació de projecció de Fischer: comparació estructural entre la D-manosa (esquerra) i la L-manosa (dreta)
?
- Activitat biològica i diferències metabòl(fā)iques
Característiques D-manosa L-manosa
Existència natural ? àmpliament present a la natura (en fruites, plantes, glicoprote?nes) ? Existència no natural (síntesi de laboratori)
Activitat biològica ? Té una activitat biològica significativa ?? No es coneix cap activitat biològica (no pot ser metabolitzat ni utilitzat pel cos humà)
La via metabòl(fā)ica pot ser fosforilada per la manosa quinasa (MK) i no pot ser reconeguda pels enzims metabòl(fā)ics humans (els enzims tenen especificitat quiral)
Les funcions fisiològiques inclouen la síntesi de glicoprote?nes, la prevenció d'infeccions urinàries, la teràpia amb CDG, etc.
Gairebé cap impacte sobre el sucre en sang (per no ser absorbit/metabolitzat)
Per què el tipus D és l'única forma biològicament activa?
Els enzims i transportadors en els organismes vius tenen una especificitat quiral estricta (estereoselectivitat):
?
Reconeixement d'enzims metabòl(fā)ics:
La manosa quinasa (MK) del fetge humà només reconeix i fosforila la D-manosa i no pot actuar sobre l'isòmer L.
Especificitat del transportador:
Els transportadors intestinals de glucosa (com ara GLUT5) transporten preferentment D-manosa (tot i que amb baixa eficiència), mentre que la L-manosa no es pot absorbir efica?ment.
Unió al receptor:
Objectius com el receptor de manosa (MRC1) i les adhesines bacterianes FimH s'uneixen específicament a la D-manosa o als seus derivats (com ara el D-mannòsid).
- Usos potencials de la L-manosa
Tot i que no té activitat biològica, la L-manosa té un valor específic en la investigació científica i la indústria.
?
Recerca bioquímica:
Com a substància de referència per a la D-manosa, s'utilitza per estudiar el mecanisme de reconeixement quiral dels enzims.
Intermediaris de síntesi química:
S'utilitza per sintetitzar sucres rars o molècules de fàrmacs quirals.
Disseny d'inhibició:
Pot servir com a inhibidor competitiu per a enzims específics (requerint validació específica).
Materials especials:
S'utilitza per a la preparació de polímers o nanomaterials quirals (com ara sensors quirals).
Resum clau
Dimensió comparativa D-manosa L-manosa
L'essència química dels isòmers dextrògens que existeixen a la natura, isòmers esquerrògens sintetitzats artificialment
Metabolisme biològic ? Pot ser metabolitzat pels enzims humans ? No pot ser reconegut pels enzims humans
Funció fisiològica glicosilació, antiinfecció, tractament de malalties rares cap
Medicina de valor aplicat (prevenció d'infeccions urinàries, tractament de la CDG), reactius de recerca de suplements nutricionals, intermediaris de síntesi química
Una dosi alta pot causar diarrea (però en general és segura), no tòxica però no biodisponible
Memòria simple:
?
Tipus D="tipus biològicament actiu": existeix a la natura, es pot metabolitzar i té aplicacions pràctiques.
Tipus L="tipus de control de mirall": sintetitzat artificialment, sense funció biològica, només utilitzat per a la investigació científica o l'enginyeria química.
El terme "manosa" esmentat en els camps de la medicina i la nutrició fa referència a la D-manosa. La L-manosa no té cap valor d'aplicació clínica, però com a eina química té un cert potencial de recerca científica.