细菌和植物中的多样化单糖

一号

【预备知识】

---

动物细胞聚糖中唯一常见的脱氧己糖 (deoxyhexose)是岩藻糖。相比之下，细菌和植物多糖 (polysaccharides) 和糖蛋白 (glycoproteins) 通常含有各种脱氧糖 (deoxysugars)、脱氧氨基糖 (deoxyaminosugars) 和支链糖 (branched-chain sugars)。

这些多样化的糖通常具有强大的生物学特性。

例如，链霉素 (streptomycin) 等氨基糖苷类抗生素 (aminoglycoside antibiotics) 结合到细菌核糖体 (bacterial ribosome) 上以破坏蛋白质合成。
脱氧己糖通常是沙门氏菌 (Salmonella species) 脂多糖 (lipopolysaccharides) 或 O-抗原 (O-antigens) 的免疫决定簇 (immunological determinants)。在这些生物体中，八种可能的 3,6-二脱氧己糖 (3,6-dideoxyhexoses) 中有五种被发现在革兰氏阴性细胞壁脂多糖的非还原端 (nonreducing end)。其他脱氧己糖，例如 4,6-二脱氧己糖 (4,6-dideoxy-hexose) 和 2,3,6-三脱氧己糖 (2,3,6-trideoxyhexose)，也具有生物学意义，但迄今为止在自然界中似乎不常见。

脱氧糖和二脱氧糖的生物合成都始于 C-4 的氧化，类似于 GDP-Man 转化为 GDP-Fuc 的第一步。不同糖的核苷酸 (N) 不同，并且各个途径使用不同的脱水酶 (dehydratases)。例如，大多数 3,6-二脱氧己糖（可立糖 colitose 除外）的生物合成始于 NAD+-依赖性 CDP-葡萄糖脱水酶将 CDP-葡萄糖转化为 CDP-4-酮-6-脱氧己糖。在阿比夸糖 (abequose，即 3,6-二脱氧-D-木糖己糖) 的生物合成中，产物 CDP-6-脱氧-L-苏-D-甘油-己酮糖 (CDP-6-deoxy-L-threo-D-glycero-hexulose) 随后通过第二个脱水酶，然后是还原酶 (reductase)，再经过两个额外步骤转化为 CDP-3,6-二脱氧-D-甘油-D-甘油-4-己酮糖 (CDP-3,6-dideoxy-D-glycero-D-glycero-4-hexulose)。

氨基糖 (Amino sugars)，例如葡糖胺 (glucosamine)，是通过谷氨酰胺添加氨基从酮糖 (keto sugars) 中产生的。此外，细菌和植物具有许多在 2、3 或 4 位具有氨基的 6-脱氧己糖 (6-deoxy-hexoses)。例如，柔红糖胺 (daunosamine) 是一种 3-氨基-6-脱氧己糖，存在于抗生素柔红霉素 (daunomycin) 中。在这里，TDP-葡萄糖脱水为 3-酮-6-脱氧葡萄糖 (3-keto-6-deoxyglucose)，并通过转氨反应添加氨基，这可能涉及维生素 B6 依赖性反应。

植物和细菌还含有许多支链糖 (branched-chain sugars)。例如，芹糖 (apiose) 是浮萍 (L. minor) 芹糖半乳糖醛酸聚糖 (apiogalacturonan) 的一种成分，链霉糖 (strepose) 是灰色链霉菌 (Streptomyces griseus) 产生的抗生素链霉素 (streptomycin) 的一种成分。芹糖是由 UDP-GlcA 经由**4-酮中间体合成的，该中间体可以产生 UDP-Xyl 或 UDP-芹糖 (UDP-apiose)。芹糖的合成通过未知机制从链中去除碳 3，从而得到支链糖**。虽然其他支链糖的合成尚未阐明，但它们可能遵循相似的反应途径。