Монография исследование водорослей.. Во́доросли. Аутентичного материала
 Скачать 2.99 Mb.
|
|
| Laminaria saccharina (Белое море) | **a) 36,3:1,5:0:0:0:0:0:8,9 «6) 14:0,6:0:0:0:0:36,8 «в) 18,6:0,2:0:0:0:0:15,0 | «37 «14,3 «23,8 | (Усов и др., 1998) |
| Laminaria saccharina (Баренцево море) | «a) 34,8:0:0:0:0:0:9,6 «6)20,2:0:0:0:0:0:19,7 «в) 18,0:0:0:0:0:0:13,6 ♦«r) 33,8:0:0:0:0:0:10,8 | «40,0 «20,4 «25,8 «35,4 | (Усов и др., 1998) |
| Macrocystis purifera | «36:0:2:0:1:0:0 | H.o. | (Schweiger, 1962) |
| Undaria pinnatifida | *a) 1,0:0:0,77:0,04:0,03:0:0,33 *6) 1,0:0:0,87:0,03:0,04:0:0,12 *b) 1,0:0:1,76:0,04:0,08:0,17 | *0,32 *1,12 *3,37 | (Mori et al, 1982) |
| Undaria pinnatifida | *1,0:0:1,1:0:0:0:0:0 | *0,72 | (Lee et al, 2004) |
| Fucales Sargassum linifolium | *2,5:0:8,4:1,0:2,5:0:4,6 | «19 | (Abdel-Fattah et al, 1974) |
| Sargassum stenophyllum | ♦* 59,6:2,1:31,5:1,9:4,8:0:0 ♦*25,5:9,9:24>5:34>3:5>8:0:0 | «28,5 «5,2 | (Duarte et al, 2001) |
| Ascophyllum nodosum | **a) 49:0:0:0:10:0:11 *6) 1,1:0:1:0,1:0,1:0:0,2 *в) 8:0:1:0:0:0:0 **r) 25:0:0:0:26:0:27 | «21 *0,8 H.O. «13 | (Dillon et al, 1953; Larsen et al, 1970; Medcalf etal., 1978; Percival, 1968; Percival, 1971) |
| Fucus vesiculosus | *1,0:0:0,02:0,02:0:0:0 | 0,9 | (Larsen et al, 1970) |
41
| Fucus evanescens | ♦**a) 58,7:0:1,6:0:1,6:0:0:0 **б) 35,4:4:0:0,8:6,1:0:н.о **b) 10,7:1,1:3:3,7:17,4:0:15,6 **r) 33,2:0:4,5:3,5:8,1:0:28,9 **д) 34:0:5,4:0:3,8:0:32,5 | **46,5 H.O **19,6 **28,9 **32,5 | (Bilan et al, 2002) |
| Pelvetia wrightii | *10,0:0:1,0:0:0:0:0 | H.o. | (Anno et al, 1966) |
| Desmarestiales Desmarestia aculeate | *1,0:0:2,0:0:0,13:0:1,7 | H.o. | (Percival; Young, 1974) |
| Ectocarpales Adenocystis utricularis | ♦* a) 74:1:22:2:C:0:0 ♦*6) 73:2:18:4:1:0:0 | **30 **34 | (Ponce et al, 2003) |
* — мольные отношения
** — процентное содержание
н.о — не определено
♦ — для этой фракции получен ЯМР-спектр
С — следовые количества
ФукоиЬаны с главной цепью, состоящей из а-(1-> 3)-с вязанных остатков фукозы
Нужно отметить, что в большинстве случаев для установления структуры выбираются фракции фукоиданов, основным компонентом которых является фукоза. Фукоиданы, выделенные из бурых водорослей, принадлежащих к порядкам Chordariales и Laminariales (табл. 2.1), представлены полисахаридами, состоящими из а-1^3-связанных остатков фукозы. Подробно изучен фукоидан, выделенный из бурой водоросли Chordafillum(Chizhov et al., 1999). Авторам удалось полностью расшифровать 1Н ЯМР спектр его десульфатированного и дезацетилированного производного. Было показано, что главная цепь состоит из гексасахаридного повторяющегося звена, в котором на пять (1^3)-связанных остатков фукозы приходится один остаток фукозы в качестве разветвления при С2. Сульфатные группы в нативном фукоидане расположены преимущественно при С4, и реже — при С2. Некоторые 3-связанные остатки фукозы ацетилированы по положению 2.
Фукоидан из Analipusjaponicusимеет такую же основную цепь, состоящую из (1^3)-связанных остатков фукозы, но содержит много-
42
численные заместители в виде единичных остатков a-L-фукопиранозы (три ответвления при С4 и одно при С2 на каждые 10 остатков фукозы главной цепи). Сульфатные группы располагаются, в основном, при С2 и реже при С4, тогда как ацетатные группы локализованы главным образом при С4. Большинство концевых невосстанавливающих остатков фукозы сульфатированы при С2 и С4 (Билан и др., 2007).
Фукоидан, выделенный из дальневосточной бурой водоросли L. cichorioides, также построен по общему для представителей порядка Laminarinales плану: основная цепь содержит остатки фукозы, связанные а-(1^3) гликозидными связями. Эта водоросль синтезирует самый высоко сульфатированный фукоидан среди известных: практически все остатки фукозы в нем сульфатированы при С2 и С4 (Zvyagintseva et al., 2003).
ФукоиЬаны, основная цепь которых состоит из (1>3)- и (1->4)-связанных остатков a-L-фукозы
Основная цепь фукоиданов бурых водорослей порядка Fucales (Cyclosporophyceae) построена из чередующихся а-1-*3 и а-1^4-связанных остатков фукозы (табл. 2.1). Возможно, различия в структуре основной цепи фукоиданов связаны с разным механизмом биосинтеза этих полисахаридов бурыми водорослями, принадлежащими Phaeosporophyceae и Cyclosporophyceae.
В работе M.I. Bilan и др. было показано, что фракция фукоидана, выделенная из Тихоокеанской бурой водоросли F. evanescens, обладает линейной структурой и состоит из чередующихся остатков 1-»3- и 1-»4-связанной a-L-фукопиранозы, сульфатированной по С2. Небольшое количество дополнительных сульфатных групп расположено в положениях 3 и 4 остатков L-Fuc (Silchenko et al., 2013). Кроме того, в фукоидане часть остатков фукозы ацетилирована (Bilan et al., 2002). Другими авторами (Kusaykin et al., 2006) из F. evanescensбыла выделена фракция фукоидана с более высоким содержанием а-1^3-связанных остатков L-фукозы (1-*3 :1-Н= = 1,5:1). По всей видимости, бурая водоросль F. evanescensсинтезирует разные типы фукоиданов.
Водоросль Ascophyllumnodosumтакже синтезирует несколько структурных типов сульфатированных полисахаридов. Фракцию, содержащую наибольшее количество сульфатных групп, изучали с помощью ЯМР спектроскопии. Перед проведением спектроскопических экспериментов выделенный фукоидан был подвергнут частичному кислотному гидролизу. Для выделенной фракции была предложена регулярная структура из повторяющихся дисахаридных звеньев (Chevolot et al., 2001). Из Fucusdistichusудалось выделить фракцию фукоидана с необычно высокой
43
степенью регулярности (Bilan et al., 2004). Она имела повторяющиеся дисахаридные звенья, построенные из остатков a-L-фукозы, связанных 1->3-и 1->4 гликозидными связями.
ФукоиЬаны, представляющие собой сульфатированные галакто-фуканы или более сложные гетерополисахариЬы
Фукоиданы нередко являются сложными гетерополисахаридами и часто, кроме фукозы, содержат разные количества других моносахаридов. Известны полисахариды, состоящие примерно из равных количеств сульфатированных остатков фукозы и галактозы. Сульфатированные полисахариды, содержащие фукозу и галактозу в сравнимых количествах, принято считать галактофуканами. Галактофуканы были выделены из спорофиллов A. fistulosa(Усов, Смирнова, 2005), U. pinnatifida(Lee et al., 2004) и из целых талломов L. japonica(Xue et al., 2001), L. gurjanovae(Шевченко и др., 2007), S. patens(Zhu et al., 2003).
Сульфатированные галактофуканы, выделенные из Laminariagurjanovae(Шевченко и др., 2007) и Undariapinnatifida(Lee et al., 2004) (Табл. 2.1, 2.2), построены из (1 ^3)-связанной ct-L-фукопиранозы с сульфатами при С2 и разветвлениями при С4, представленными остатками галактозы или остатками глюкуроновой кислоты при С4 галактозы. В фукоидане из L. gurjanovaeнекоторые остатки a-L-Fuc ацетилированы по гидроксильным группам при С2.
В работе Wang et al. (2010) было проведено разделение фукоидана из S. japonicaна колонке с DEAE — сефарозой на три фракции (LF1, LF2, LF3). Основная фракция LF2 содержала в основном L-фукозу, D-галактозу и сульфатные группы в соотношении 6:1:9. С помощью одно- и двумерной ЯМР - спектроскопии было показано, что главная цепь построена из 1-»3- и 1^4-связанных (75 и 25%, соответственно) остатков a-L-фукопиранозы. В точках разветвления 3 - связанных друг с другом остатков ct-L-фукопиранозы к атомам С4 присоединены остатки (3-D-галактопиранозы (35%) или фукозы (65%). Сульфатные группы расположены в положении 2 или 4, иногда 2 и 4 остатков фукозы и в положении 3 и/или 4 остатков галактозы.
Тип фукоиданов, представителем которого является ксилофукоглю-куронан, выделенный из бурой водоросли Ascophyllumnodosum, назван аскофилланом. Его основная цепь состоит из остатков D-глюкуроновой кислоты, соединенных 1 -^4-связями, к которым присоединены ксилоза и сульфатированные остатки L-фукозы и D-галактозы (Kloareg et al., 1986). Фукоиданы подобного строения были выделены из бурой водоросли Desmarestiamenstrualis(Duarte et al., 2001). Для полисахарида аналогичного состава из Pelvetiagymnospora(Silva, 2005) предложена
44
структура с центральным кором, состоящим преимущественно из 1-»3-и 1^4-связанных остатков (З-О-глюкуроновой кислоты, замещенных по 0-2 остатками a-L-фукозы и (З-Р-ксилозы.
Другой тип сульфатированных полисахаридов, который первоначально выделили из бурой водоросли S. linifolium, назван саргассаном. Такие полисахариды отличались от других фукозосодержащих полисахаридов высоким содержанием галактозы (Abdel-Fattah et al., 1974). Основная цепь молекулы саргассана состоит из остатков D-глюкуроновой кислоты и маннозы, а разветвления включают в себя D-галактозу, D-ксилозу и L-фукозу; сульфатные группы присоединены к некоторым остаткам галактозы и фукозы. Фукоидан саргассанового типа, не содержащий фукозы в составе кора, выделен из бурой водоросли Hiziciafusiforme (S. fusiforme) (Li et al., 2006). Его главная цепь состоит из чередующихся остатков 2-связанной a-D-маннопиранозы и 4-связанной (З-О-глюкуроновой кислоты с небольшим количеством 4-связанной (З-О-галактозы. Полисахарид с аналогичным глюкурономаннановым кором был найден ранее в Kjellmaniellacrassifolia(Sakai et al., 2003).
Тщательное фракционирование нативного фукоидана из L. angustatavar. longissima привело к выделению небольшого количества сульфати-рованного галактана, содержащего лишь следы фукозы и глюкуроновой кислоты (Nishino, Takabe et al., 1994). Структурный анализ этого полисахарида показал, что он имеет линейную главную цепь -^3)-(3-D-Galp-(1^6)-(3-D-Galp-(l ->, большинство сульфатных групп занимает положения б в 3-связанных остатках галактозы, прочие сульфатные группы находятся при О-З в б-связанных остатках, а имеющиеся ответвления из остатков галактозы присоединены в положение 4 как тех, так и других остатков.
Таким образом, фукоиданы водорослей представлены широким набором различных по химической структуре сульфатированных полисахаридов. Кроме того, из одного вида водоросли может быть выделено несколько типов фукоиданов, например, из A. nodosumбыло выделено 3 типа фукоиданов. Один из них представлял собой ксилофукоглюкуронан (аскофи-ланновый тип). Его основная цепь состояла из остатков глюкуроновой кислоты, соединенных 1 -^4-гликозидными связями, гликозилированных сульфатированными остатками L-фукозы и D-ксилозы (Kloareg et al., 1986). Основная цепь другого фукоидана была построена из 1-»3- и 1-»4-связанных остатков фукопиранозы, сульфатированной по положению С2 и, частично, по СЗ (сульфатированный фукан) (Chevolot et al., 2001). Dillon с соавторами (Dillon et al., 1953) получили из A. nodosumсульфатированный полисахарид, содержащий фукозу и галактозу в соотношении 8:1.
Из Spatoglossumschroederiбыли выделены два сложных сульфатированных
45
полисахарида (Leite et al., 1998). Один из них содержал фукозу, ксилозу, глюкуроновую кислоту и сульфат. Этот полимер имел кор из 1 ^3-связанных остатков (З-О-глюкуроновой кислоты, несущих ответвления при 0-4 в виде цепей из 1^3-связанных остатков ct-L-фукозы (аскофиллановый тип). Второй полисахарид практически не содержал уроновых кислот и состоял из фукозы, ксилозы, галактозы и сульфата в мольном отношении 1,0:0,5:2,0:2,0. Его кор был образован главным образом 1^4-связанными остатками (3-галактозы, частично сульфатированными по О-З (фукогалактан). Из А. utricularisвыделили сульфатированные полисахариды, имеющие разные типы структур: галактофукан и низкосульфатированный гетерогенный полисахарид аскофилланового типа (Ponce et al., 2003).
Два типа фукоиданов были выделены из ризоидов марикультурной L. japonica(Ozawa et al., 2006). Один представлял собой сульфатированный фукан, другой фукоидан, помимо фукозы, содержал галактозу и маннозу и значительное количество уроновых кислот. Структурное многообразие фукоиданов, по-видимому, определяется видовой принадлежностью водоросли. Но прослеживаются и некоторые закономерности для каждого порядка, например, в хордариевых обнаружены только сульфатированные фуканы, в ламинариевых они преобладают (Kloareg; Quatrano, 1988).
Из бурой водоросли Sargassumstenophyllumбыли выделены две фракции фукоиданов, состоящие из фукозы и галактозы в качестве основных моносахаридов (Duarte et al., 2001). Одна из фракций содержала большое количество остатков глюкуроновой кислоты и мало сульфатных групп, в то время как другая характеризовалась небольшим содержанием глюкуроновой кислоты и значительным содержанием сульфатов. Исследование структуры фракций показало, что они имеют главную цепь, построенную из остатков 1^6-связанной (З-D-Gal и/или 1^2-связанной (З-D-Man с разветвлениями при СЗ и/или С4 галактозы, представленными остатками a-L-Fuc и остатками a-D-GlcA при С4 галактозы.
Из другой бурой водоросли Laminariaangustatavar. longissimaв небольшом количестве была выделена фракция сульфатированного галактана, содержащего лишь следы фукозы и глюкуроновой кислоты (Nishino, Takabe et al., 1994). Структурные исследования позволили авторам сделать вывод, что основная цепь этого полисахарида может быть представлена следующим образом: -^3)-(3-D-Galp-(1^6)-(3-D-Galp-(l^. Большинство сульфатных групп занимает положение 6 в 1 ^3-связанных остатках галактозы, сульфатные группы могут также быть расположены при СЗ атомах в 6-связанных остатках галактозы. Разветвления в виде остатков фукозы присоединены по С4 остатков галактозы (Nishino, Takabe et al., 1994). Полисахаридная композиция фукоидана, выделенного из бурой водоросли Saccharinalatissima
46
(ранее Laminariasaccharina) включает пять молекулярных структур (Bilan et al., 2010). Основной полисахаридный компонент — сульфатированный фукан, цепь которого состоит из 3-связанных a-L-фукопиранозных остатков сульфатированных по С4 и/или С2 и разветвленных по С2 a-L-фукопираноз. Кроме того, общая фракция фукоидана содержала три других типа сульфатированных полисахаридов: фукогалактан с основной цепью из 6-связанных (З-О-галактопиранозных остатков, разветвленных в основном по С4 и содержащих терминальные остатки фукозы и галактозы, фукоглюкуро-номаннан с основной цепью из чередующихся 4-связанных остатков (3-D-глюкопиранозилуроновой кислоты и 2-связанных a-D-маннопиранозных остатков с a-L-фукопиранозными остатками в качестве единичных разветвлений по СЗ a-D-Man и фукоглюкуронан с основной цепью из 3-связанных остатков (З-О-глюкопиранозилуроновой кислоты с a-L-фукопиранозными остатками в качестве единичных разветвлений по С4. Как результат, даже один вид водоросли может содержать разные количества сульфатированных полисахариды, отличающихся структурой молекул.
Таблица 2.2 Структурные характеристики отдельных фракций фукан сульфатов и