Trehalose: características, estrutura, funções

A trealose é um dissacárido constituído por duas α-D-glucose encontrada em muitos insectos, fungos e microorganismos, mas que não pode ser sintetizada por animais vertebrados. Como a sacarose, é um dissacarídeo não redutor e pode formar cristais simples.

A trealose é um carboidrato com pouco poder adoçante, muito solúvel em água e usado como fonte de energia e para a formação do exoesqueleto de quitina em muitos insetos. Faz parte das membranas celulares de vários insetos e microorganismos, que a sintetizam.

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Representação de Haworth para Trehalose (Fonte: Fvasconcellos 18:56, 17 de abril de 2007 (UTC) [Domínio público] via Wikimedia Commons)

É usado na indústria de alimentos como estabilizador e umectante. Está presente no caldo de cana como produto formado após o corte da cana e é particularmente estável ao aquecimento e ao ambiente ácido.

No intestino humano, devido ao efeito da enzima trealose (presente nas vilosidades do intestino delgado), a trealose é decomposta em glicose, que é absorvida juntamente com o sódio. A ausência de trealose produz intolerância aos cogumelos.

Características e estrutura

A trealose foi descrita pela primeira vez por Wiggers em 1832 como um açúcar desconhecido presente no “ergot de centeio” ( Claviceps purpurea ), um fungo venenoso.

Mais tarde, Berthelot encontrou nos brotos de um besouro chamado Larinus Maculata, comumente chamado trehala . Portanto, o nome trealose se origina.

A trealose (a-D-glucopiranosil a-D-glucopiranósido) é um dissacarídeo não redutor no qual dois resíduos de D-glucoses se ligam entre si através de um hidrogênio anomérico. A trealose é amplamente distribuída em plantas, leveduras, insetos, fungos e bactérias, mas não é encontrada em vertebrados.

A quitina do exoesqueleto do inseto é formada a partir de UDP-N-acetil-glucosamina pela ação de uma glicosiltransferase chamada quitina sintetase. Nos insetos, a UDP-N-acetil-glucosamina é sintetizada a partir de trealose.

Biossíntese

Existem cinco vias principais para a biossíntese de trealose, das quais três são as mais comuns.

O primeiro foi descrito em leveduras e envolve a condensação de UDP-glicose e glicose 6-fosfato pela glucosiltransferase trealose 6-fosfato sintetase, para produzir trealose 6-fosfato e hidrolisar os ésteres de ácido fosfórico pela trealose 6-fosfato fosfatase.

A segunda via foi descrita pela primeira vez nas espécies do gênero Pimelobacter e envolve a transformação da maltose em trealose, uma reação catalisada pela enzima trealose sintetase, uma transglucosidase.

A terceira via foi descrita em diferentes gêneros de procariontes e envolve a isomerização e hidrólise do resíduo terminal de maltose de um malte-oligossacarídeo pela ação de uma série de enzimas para produzir trealose.

Enquanto a maioria dos organismos usa apenas uma dessas vias para a formação de trealose, micobactérias e corinebactérias usam as três vias para a síntese de trealose.

A trealose é hidrolisada por uma hidrolase glicosídica denominada trealose. Enquanto os vertebrados não sintetizam a trealose, ela é alcançada no intestino quando ingerida e é hidrolisada pela trealose.

Industrialmente, a trealose é sintetizada enzimaticamente a partir de um substrato de amido de milho com as enzimas malto-oligosil-trealose sintetase e a hidroxilase de malto-oligosil-trealose, do Arthrobacter Ramosus .

Funções

Três funções biológicas fundamentais para a trealose foram descritas.

1- Como fonte de carbono e energia.

2- Como protetor do estresse (secas, salinização do solo, calor e estresse oxidativo).

3- Como sinal ou molécula reguladora do metabolismo da planta.

Comparada a outros açúcares, a trealose tem uma capacidade muito maior de estabilizar membranas e proteínas contra a desidratação. Além disso, a trealose protege as células contra o estresse oxidativo e calórico.

Alguns organismos podem sobreviver mesmo quando perdem até 90% do seu teor de água e essa capacidade, em muitos casos, está relacionada à produção de grandes quantidades de trealose.

Por exemplo, sob desidratação lenta, o nematoide Aphelenchus avenae converte mais de 20% de seu peso seco em trealose e sua sobrevivência está relacionada à síntese desse açúcar.

A capacidade da trealose de atuar como um protetor da bicamada lipídica das membranas celulares parece estar relacionada à sua estrutura única, que permite que as membranas permaneçam fluidas. Isso evita a fusão e a separação das fases da membrana e, portanto, impede sua ruptura e desintegração.

A conformação estrutural do tipo molusco de trealose (bivalve), formada por dois anéis de açúcar de frente um para o outro, permite proteger as proteínas e a atividade de muitas enzimas. A trealose é capaz de formar estruturas vítreas não cristalinas em condições de desidratação.

Sendo a trealose um importante dissacarídeo amplamente distribuído, também faz parte da estrutura de muitos oligossacarídeos presentes em plantas e animais de invertebrados.

É o principal carboidrato da hemolinfa dos insetos e é rapidamente consumido em atividades intensas, como a fuga.

Funções na indústria

Na indústria alimentícia, é utilizado como agente estabilizante e hidratante, sendo possível encontrá-lo em bebidas com leite aromatizadas, chás frios, produtos à base de peixe processados ​​ou produtos em pó. Também possui aplicações na indústria farmacêutica.

É usado para proteger alimentos congelados e, sendo estável às mudanças de temperatura, para evitar alterar a cor escura das bebidas. Também é usado para suprimir odores.

Devido ao seu grande poder hidratante e à sua função protetora de proteínas, está presente em muitos produtos para cuidados com a pele e cabelos.

Industrialmente, também é usado como adoçante em vez de açúcar em produtos de confeitaria e padarias, chocolate e bebidas alcoólicas.

Funções biológicas experimentais

Em animais experimentais, alguns estudos mostraram que a trealose é capaz de ativar um gene ( aloxe 3 ) que melhora a sensibilidade à insulina, reduz a glicose no fígado e aumenta o metabolismo da gordura.Essas investigações parecem promissoras no futuro para o tratamento da obesidade, fígado gorduroso e diabetes tipo II.

Outros estudos mostraram alguns benefícios do uso da trealose em animais experimentais, como o aumento da atividade dos macrófagos para reduzir as placas ateromatosas e, assim, “limpar as artérias”.

Esses dados são muito importantes, pois permitirão, no futuro, influenciar efetivamente a prevenção de algumas doenças cardiovasculares muito frequentes.

Referências

  1. Crowe, J., Crowe, L., & Chapman, D. (1984). Preservação de membranas em organismos anidrobióticos: o papel da trealose. Science , 223 (4637), pp. 701-703.
  2. Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., & Carroll, D. (2003). Novas idéias sobre a trealose: uma molécula multifuncional. Glicobiologia , 13 (4), 17-27.
  3. Finch, P. (1999). Carboidratos: Estruturas, Sínteses e Dinâmica . Londres, Reino Unido: Springer-Science + Business Media, BV
  4. Stick, R. (2001). Carboidratos As doces moléculas da vida . Imprensa acadêmica
  5. Vara, R., & Williams, S. (2009). Carboidratos: As moléculas essenciais da vida (2ª ed.). Elsevier

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