甘露糖的化学式为C6H12O6,是一种六碳单糖,由 6 个碳原子、12 个氢原子和 6 个氧原子组成,相对分子量为 180.16g/mol。甘露糖存在 α 型和 β 型两种异构体,其分子中的羟基和氢原子在空间的排列方式有所不同。α 型甘露糖的熔点为 133℃,β 型的熔点为 132℃。甘露糖通常以吡喃糖的形式存在,即其分子中的五个碳原子和一个氧原子形成一个六元环,第六个碳原子则连接在环上的一个碳原子上,形成一个羟甲基。其结构式可以表示为HOCH2(CHOH)3CHO。
1.己糖激酶
影响:甘露糖可间接影响己糖激酶的活性。己糖激酶是糖酵解过程中的关键酶,能催化葡萄糖磷酸化生成葡萄糖- 6 -磷酸。甘露糖进入细胞后,经磷酸化形成甘露糖- 6 -磷酸,甘露糖- 6 -磷酸的积累会反馈抑制己糖激酶的活性,从而减少葡萄糖的磷酸化,降低细胞内葡萄糖的代谢通量。
作用机理:细胞内的能量状态和代谢产物浓度会调节己糖激酶的活性。甘露糖- 6 -磷酸作为一种代谢信号分子,其积累改变了细胞内的代谢环境。当甘露糖- 6 -磷酸浓度升高时,可能通过变构调节或其他信号通路,使己糖激酶的构象发生改变,降低其对葡萄糖的亲和力和催化效率,进而抑制己糖激酶的活性。
2.磷酸葡萄糖异构酶
影响:甘露糖- 6 -磷酸能够抑制磷酸葡萄糖异构酶的活性。磷酸葡萄糖异构酶可催化葡萄糖 - 6 -磷酸转化为果糖- 6 -磷酸,该反应是糖酵解途径中的重要步骤。甘露糖- 6 -磷酸的存在会阻碍磷酸葡萄糖异构酶的催化作用,使葡萄糖- 6 -磷酸无法顺利转化为果糖- 6 -磷酸,导致糖酵解过程受阻。
作用机理:磷酸葡萄糖异构酶的活性依赖于其特定的三维结构和活性中心。甘露糖 - 6 - 磷酸可能与磷酸葡萄糖异构酶的活性中心或变构位点结合,干扰酶与底物的正常结合,或者改变酶的构象,使其活性中心的催化功能受到抑制,从而无法有效地催化葡萄糖 - 6 - 磷酸的异构化反应。
3.葡萄糖- 6 -磷酸脱氢酶
影响:甘露糖会抑制葡萄糖- 6 -磷酸脱氢酶的活性。葡萄糖- 6 -磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶,催化葡萄糖- 6 -磷酸氧化生成6 -磷酸葡萄糖酸内酯,进而产生 NADPH。甘露糖的摄入导致细胞内甘露糖- 6 -磷酸水平升高,进而抑制葡萄糖- 6 -磷酸脱氢酶的活性,减少 NADPH 的生成,影响细胞的抗氧化防御和生物合成反应。
作用机理:葡萄糖- 6 磷酸脱氢酶的活性受到多种因素的调节,包括底物浓度、产物抑制以及变构调节等。甘露糖- 6 -磷酸可能作为一种变构抑制剂,与葡萄糖- 6 -磷酸脱氢酶结合,诱导酶的构象变化,降低其对底物葡萄糖- 6 -磷酸的亲和力,或者阻碍酶的催化位点与底物的结合,从而抑制酶的活性,减少 NADPH 的产生。
4.磷酸甘露糖异构酶
影响:磷酸甘露糖异构酶在甘露糖代谢中起着关键作用,正常情况下可催化甘露糖- 6 -磷酸和果糖- 6 -磷酸之间的相互转化。然而,在某些情况下,如cancer细胞中磷酸甘露糖异构酶活性较低时,甘露糖的大量涌入会导致甘露糖- 6 -磷酸无法有效转化,从而引发一系列代谢变化,抑制cancer细胞的增殖。
作用机理:当细胞内磷酸甘露糖异构酶的表达或活性受到抑制时,甘露糖经磷酸化生成的甘露糖- 6 -磷酸不能及时转化为果糖- 6 -磷酸进入糖酵解途径。这使得细胞内甘露糖- 6 -磷酸积累,进而影响细胞的能量代谢和物质合成。在cancer细胞中,这种代谢紊乱可能导致脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)的合成受限,使cancer细胞的 DNA 复制和细胞周期进程受到阻碍,最终抑制cancer细胞的生长和增殖。