Флоротаннин - Phlorotannin

Химическая структура тетрафукола А, флоротанина фукольного типа, обнаруженного в бурой водоросли Ascophyllum nodosum .
Durvillaea antarctica , бурые водоросли, содержащие флоротанины.

Phlorotannins представляют собой тип дубильных веществ , обнаруженных в бурых водорослях , такие как бурые водоросли и rockweeds или sargassacean видов, а также в меньшем количестве также и в некоторых красных водорослях . В отличие от гидролизуемых или конденсированных танинов, эти соединения являются олигомеры из флороглюцин (polyphloroglucinols). Поскольку их называют танинами, они обладают способностью осаждать белки. Было замечено, что некоторые флоротанины обладают способностью окисляться и образовывать ковалентные связи с некоторыми белками. Напротив, в аналогичных экспериментальных условиях три типа земных таннинов (процианидины, профисетинидины и галлотаннины), по-видимому, не образовывали ковалентных комплексов с белками.

Эти фенольные соединения являются неотъемлемыми структурными компонентами клеточных стенок бурых водорослей, но, похоже, они также играют много других второстепенных экологических ролей, таких как защита от УФ-излучения и защита от выпаса скота.

Биосинтез и локализация

Биосинтез большей части флоротаннинов до сих пор неизвестен, но, похоже, они образуются из флороглюцинолов по ацетатно-малонатному пути.

Они обнаруживаются внутри клетки в небольших пузырьках, называемых физодесами, где растворимая полярная фракция изолирована, и как часть клеточной стенки , где они нерастворимы и действуют как структурный компонент. Известно, что их концентрация сильно варьируется среди разных таксонов, а также среди географических регионов, поскольку они пластично реагируют на множество факторов окружающей среды. Бурые водоросли также выделяют флоротанины в окружающей морской воде.

Было высказано предположение, что флоротаннины сначала секвестрируются в физодах в их полярной реакционной форме, а затем окисляются и образуются в комплексе с альгиновой кислотой клеточной стенки бурых водорослей под действием пероксидазы . На сегодняшний день (2012 г.) о синтезе флоротанинов известно немного. Образование физод, везикул, содержащих фенольные соединения, изучается в течение многих лет. Считалось, что эти цитоплазматические компоненты синтезируются в хлоропласте или его мембране, но более поздние исследования предполагают, что образование может быть связано с эндоплазматическим ретикулумом и тельцами Гольджи .

Распределение флоротанинов между тканями варьируется в зависимости от вида.

Локализацию флортанинов можно исследовать с помощью световой микроскопии после окрашивания ванилин-HCl, дающего оранжевый цвет. Ультраструктурную локализацию физодов можно исследовать с помощью просвечивающей электронной микроскопии в образцах, в основном фиксированных в 2,5% глутаровом альдегиде и с постфиксацией 1% тетроксидом осмия . Для окрашивания можно использовать уранилацетат и цитрат свинца .

Экстракция и анализы

Во многих исследованиях, в которых выделяются отдельные флоротанины, экстрагированные флоротанины ацетилируются уксусным ангидридом - пиридином, чтобы защитить их от окисления. Как снижение температуры, так и добавление аскорбиновой кислоты, похоже, предотвращают окисление.

Обычные анализы для количественного определения флоротаннинов в образцах - это анализ Фолина-Дениса и берлинская лазурь . Более конкретный анализ использует 2,4-диметоксибензальдегид (DMBA), продукт, который специфически реагирует с 1,3- и 1,3,5-замещенными фенолами (например, флортаннинами) с образованием окрашенного продукта.

Структурное разнообразие

Эккол , флоротаннин, обнаруженный у видов рода Ecklonia .

Система номенклатуры морских флоротанинов была первоначально введена Glombitza.

Флоротанины классифицируются в соответствии с расположением мономеров флороглюцина. Известно более 150 соединений с молекулярной массой от 126 Да до 650 кДа . Большинство из них находятся в диапазоне от 10 до 100 кДа.

Они разделены на шесть основных подгрупп: фуколы, флорэтолы, фукофлоретолы, фухалолы и экколы, которые встречаются только у Alariaceae .

По типу связи флоротаннины можно разделить на четыре подкласса, т.е. флортанины с эфирной связью (фухалолы и флорэтолы, фухалолы состоят из звеньев флороглюцина, которые связаны пара- и орто-расположенными эфирными мостиками, содержащими одну дополнительную ОН-группу в каждое третье кольцо), с фенильной связью (фуколы), с простой эфирной и фенильной связью (фукофлорэтолы) и с дибензодиоксиновой связью в экколах и кармалолах (производных флорэтолов, содержащих дибензодиоксиновый фрагмент), большинство из которых имеют галогенированные представители коричневого цвета. водоросли.

Примерами флоротаннинов являются фукодифлорэтол G из морских водорослей Ecklonia cava , эккол из видов Ecklonia или флофукофуроекол-B из Eisenia arborea .

Структурное разнообразие молекул с более высокой молекулярной массой может быть проверено с помощью метода ЯМР углерода-13 «EDIT» .

Роли

Функции флоротанинов по-прежнему являются актуальным предметом исследований (2012 г.). Они показывают первичные и вторичные роли как в клеточном, так и в организменном масштабе.

Основные роли

Структурные

Структурная роль флоротаннинов в клеточной стенке бурых водорослей является первостепенной ролью этих полифенольных соединений. Однако эта основная роль может не быть основной ролью флортанинов, поскольку исследования показывают, что их больше в цитоплазме или в экссудированной форме, чем в клеточной стенке.

Репродуктивный

Цитоплазматические, а также выделяемые флоротаннины, по-видимому, играют роль в размножении водорослей, внося свой вклад в формирование клеточной стенки зиготы и, возможно, избегая множественного оплодотворения, подавляя движение сперматозоидов.

Второстепенные роли

Согласно модели баланса углеродных и питательных веществ , флортанины, которые в основном представляют собой молекулы углерода, не содержащие азота, производятся с более высокими выходами в световой среде. Свет имеет большее значение, чем доступность азота.

Исследования показали, что флоротаннины, по-видимому, действуют как защита для бурых водорослей по разным причинам. Вот несколько примеров.

Защита от травоядных

Стратегия производства флоротанина может быть конститутивной или индуцируемой . Поскольку исследования показали, что травоядные животные могут вызывать выработку флоротаннина, было высказано предположение, что они могут играть роль в защите водорослей. Однако результаты других исследований показывают, что сдерживающая роль флоротанинов в отношении травоядных в значительной степени зависит как от видов водорослей, так и от видов травоядных. У Fucus vesiculosus именно галактолипиды , а не флоротаннины, действуют как средства защиты травоядных от морского ежа Arbacia punctulata .

Скрининг УФ и тяжелых металлов

Флоротанины в основном расположены на периферии клеток как компоненты клеточной стенки. Они также способствуют поглощению УФ-В-света (от 280 до 320 нм) и демонстрируют максимумы поглощения при 200 и 265 нм, соответствующие длинам волн УФ-С . Исследования также показали, что интенсивность солнечного света связана с производством флоротаннинов в природных популяциях Ascophyllum nodosum и Fucus vesiculosus . По этим причинам было высказано предположение, что флоротаннины действуют как фотозащитные вещества. Дальнейшие исследования с Lessonia nigrescens и Macrocystis integrifolia продемонстрировали, что как УФ-А, так и УФ-В излучение может индуцировать растворимые флоротаннины и что существует корреляция между индукцией флортаннинов и снижением ингибирования фотосинтеза и повреждением ДНК, двумя основными эффектами УФ-излучения. на растительных тканях. Тот факт, что флоротаннины выделяются в окружающую воду, позволяет им снизить воздействие УФ-излучения на мейоспоры ламинарии , фитопланктон и других обитателей ламинарии, где биомасса бурых водорослей высока, а движение воды низкое.

Они также могут участвовать в связывании металлов, таких как ионы двухвалентных металлов Sr 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Be 2+ , Mn 2+ , Cd 2+ , Co 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Pb. 2+ и Cu 2+ . Если хелатирующие свойства флоротаннинов были продемонстрированы in vitro , исследования in situ предполагают, что эта характеристика может быть видоспецифичной.

Альгицидный эффект

Исследования показали, что флоротанины могут действовать как альгицид против некоторых видов динофлагеллят.

Лечебные свойства

Было продемонстрировано, что флоротанины могут обладать антидиабетическими, противораковыми, антиоксидантными, антибактериальными, радиозащитными и анти-ВИЧ свойствами. Однако исследований действия этих соединений in vivo недостаточно, большинство исследований до сих пор проводилось in vitro . Что касается противоаллергических свойств, существует исследование действия этих соединений in vivo .

использованная литература

внешние ссылки