HEPTOSES: CARACTÉRISTIQUES, IMPORTANCE BIOLOGIQUE, SYNTHÈSE - LA BIOLOGIE - 2025

Les heptoses sont des monosaccharides ayant des atomes de carbone et sept avec la formule brute C ₇ H ₁₄ O ₇. Ces sucres, tels que d'autres monosaccharides, sont polyhydroxylés et peuvent être: des aldoheptoses, qui ont une fonction aldéhyde en carbone 1, ou des cétoheptoses, qui ont un groupement cétone en carbone 2.

Les heptoses sont synthétisées dans des voies métaboliques, telles que le cycle de Calvin de la photosynthèse et la phase non oxydante de la voie du pentose phosphate. Ce sont des constituants de lipopolysaccharides (LPS) dans la paroi cellulaire de bactéries Gram-négatives telles que Escherichia coli, Klebsiella sp., Neisseria sp., Proteus sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Shigella sp., Et Vibrio sp.

Source: Fvasconcellos

caractéristiques

Les heptoses, similaires aux hexoses, existent principalement sous leur forme cyclique. Les aldoheptoses ont cinq carbones asymétriques et forment un cycle pour former un pyranose. En revanche, les cétoheptoses possèdent quatre carbones asymétriques, où ils forment également des pyranoses.

Un cétoheptose naturel très courant dans les organismes vivants est le sédoheptulose. Ce sucre est important dans la formation des sucres hexose lors de la photosynthèse et du métabolisme des glucides chez les animaux.

Lorsque le sédoheptulose est chauffé dans un acide minéral dilué, il forme un mélange minéral d'équilibre, où 80% est cristallisé sous forme de 2,7-anhydro-β-D-altro-heptulopyranose et 20% est du sédoheptulose.

Le dosage chimique des heptoses est effectué avec de l'acide sulfurique et de la cystéine, de la diphénylamine et du floroglucinol. Dans certaines conditions, il est possible de différencier l'heptose des autres sucres. Il peut même faire la différence entre les aldoheptoses et les cétoheptoses.

De nombreux aldoheptoses ont la configuration glycéro-D-mannoheptose. L'heptose, associé à l'acide céto-sucre à huit carbones (acide 3-désoxy-D-manno-2-octulosonique, un sucre Kdo), sont des composants structurels du LPS, dans la membrane externe de la bicouche lipidique des bactéries.

Le LPS peut être extrait en utilisant un mélange de phénol à 45% dans l'eau. Ensuite, les heptoses et les sucres KDO peuvent être identifiés par des techniques colorimétriques et chromatographiques.

Importance biologique des hépatoses

Dans la photosynthèse et la voie du pentose phosphate

Les enzymes qui transforment le triose phosphate, le glycéraldéhyde-3-phosphate et le dihydroxyacétone phosphate, produits par l'assimilation du CO ₂, en amidon se trouvent dans le stroma du chloroplaste. La formation du phosphate de triose et la récupération des carbones, pour recommencer la fixation du CO ₂, constituent deux étapes du cycle de Calvin.

Pendant l'étape de récupération du carbone, l'enzyme aldolase est responsable de la conversion de l'érythrose 4-phosphate (un métabolite à quatre carbones (E4P)) et du dihydroxycétone phosphate (un métabolite à trois carbones) en sédoheptulose 1,7-bisphosphate.

Ce cétoheptosse est transformé en plusieurs étapes, catalysées par voie enzymatique, en ribulose 1,5-bisphosphate.

Le ribulose 1,5-bisphosphate est le métabolite initiateur du cycle de Calvin. De plus, la biosynthèse du sédoheptulose 7-phosphate (S7P) a lieu dans la voie du pentose phosphate, qui est une voie présente dans tous les organismes vivants. Dans ce cas, l'action d'une transcétolase transforme deux phosphate pentose en S7P et glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP).

Ensuite, par deux étapes catalysées par une transaldolase et une transcétolase, S7P et GAP sont transformés en fructose-6-phosphate et GAP. Les deux sont des métabolites de la glycolyse.

Dans les lipopolysaccharides (LPS)

Les heptoses sont présentes dans les lipopolysaccharides et les polysaccharides de la capsule bactérienne. Le motif structurel du LPS dans les entérobactéries est constitué du lipide A, qui consiste en un dimère de 2-amino-2-désoxy-D-glucose lié par une liaison β - (1®6). Il a deux esters de phosphate et des groupes d'acides gras à longue chaîne.

Le lipide A est lié à une région centrale par un pont de trois sucres Kdo et d'acide cétodésoxyoctulosonique, liés par des liaisons glycosidiques (2®7). Cette région est liée à l'heptose L-glycéro-D-mannoheptoses, de configuration alpha-anomérique. Il existe une région O-antigénique.

Ce motif structurel est présent dans les bactéries à Gram négatif, telles que Escherichia coli, Klebsiella sp., Yersinia sp., Pseudomonas sp., Salmonella sp., Ainsi que d'autres bactéries pathogènes.

Il existe des variantes de l'heptose qui incluent différentes configurations du stéréocentre des pyranoses dans les oligosaccharides, ainsi que des chaînes latérales dans les polysaccharides. Le D-glycéro-D-manno-heptopyranosil est présent dans Yersinia enterocolitica, Coxiella burnetti, Mannheimia haemolitica, Aeromonas hydrophila et Vibrio salmonicida.

L'heptose D-glycéro-D-manno-heptose est présente sous forme d'unités de chaîne latérale dans la région externe du LPS des souches Proteus et Haemophilus influenzae; et sous forme de courtes chaînes latérales oligomères liées par α - (1®3) ou α - (1®2), liées au motif structural LPS de Klebsiella pneumonie.

Dans les souches de Vibrio cholerae, la région O-antigénique possède du D-glycéro-D-manno-heptose avec les deux configurations anomères (alpha et bêta).

Dans les glycoprotéines des bactéries

Ses couches superficielles (couches S) sont composées de sous-unités protéiques identiques, qui la recouvrent dans une organisation bidimensionnelle. On les trouve dans les bactéries Gram-positives et Gram-négatives et les archéobactéries. Les protéines de cette couche ont des glycopeptides qui sont allongés par des chaînes polysaccharidiques.

Les glycoprotéines d'Aneurinibacillus thermoaerophilus, une bactérie gram-positive, possèdent des unités répétitives de disaccharides ®3) -Dglycero- β -D-mano-Hepp- (1®4) - α -L-Rhap- (1® dans la couche S.

L'une des fonctions des glycoprotéines est l'adhésion. Par exemple, il existe une glycoprotéine qui a mesuré l'adhésion en tant que protéine d'autotransporteur (AIDA-I) dans des souches d'E. Coli. La biosynthèse des glycoprotéines se produit par les glycosyl transférases, telles que l'heptosyl transférase, qui nécessite l'ADP glycéro-manno-heptose.

Synthèse

La synthèse chimique et la combinaison de méthodes chimiques et enzymatiques de l'heptose phosphate activé et de l'heptose-nucléotide ont permis d'élucider les voies métaboliques que les microorganismes utilisent pour produire ces substances.

De nombreuses méthodes de synthèse préparent le manno-heptose 6-épimérique pour synthétiser le L-glycéro-D-manno-heptose. Ces méthodes sont basées sur l'allongement de la chaîne à partir du carbone anomère, ou groupe aldéhyde, à l'aide de réactifs de Grignard. Les glycosylations sont effectuées en présence de groupes protecteurs acyle.

De cette manière, il existe un contrôle stéréoscopique préservant la configuration a-anomérique. Les thioglycosides anomères et les dérivés de trichloroacétimidate servent de donneurs de groupe heptosyle. Les procédures les plus récentes impliquent la formation sélective de ß-heptosides et de dérivés de 6-désoxy-heptoside.

La biosynthèse de l'heptose-nucléotide activée commence à partir du sédoheptulose 7-phosphate, qui est converti en D-glycéro-D-manno-heptose 7-phosphate. Une phosphomutase a été proposée pour former du phosphate d'heptosyle anomérique. Ensuite, une heptosyl transférase catalyse la formation d'ADP D-glycéro-D-manno-heptose.

Enfin, une épimérase modifie la configuration de l'ADP D-glycéro-D-manno-heptose en ADP L-glycéro-D-manno-heptose.

De plus, des études chimiques ont été menées pour découvrir les mécanismes par lesquels ces enzymes effectuent la catalyse. Par exemple, ils utilisent du benzyl mannopyranoside benzylé, qui est oxydé pour donner le dérivé manouronique.

Le traitement à l'acide chlorhydrique transforme le dérivé manouronique en diazocétone. Le traitement avec du diazobenzyl phosphorique produit un mélange de L-glycéro-7-phosphate et de D-glycéro-7-phosphate.

Références

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