Fukoidaanid

Fukoidaanid on keerulise struktuuriga sulfaaditud polüsahhariidid, mille põhikomponendiks on fukoos. Fukoidaane leidub vaid pruunvetikates. Fukoidaani teisteks nimetusteks on fukaan, sulfaaditud fukaan ning fukoisaan. Loomades (eriti meripurades ja merisiilikutes) sisalduvaid fukoosist ja sulfaatrühmadest koosnevaid polüsahhariide nimetatakse fukaani sulfaatideks ning neid ei peeta üldiselt fukoidaanideks. Enamik fukoidaane on kompleksse struktuuriga, kuna neis on lisaks fukoosile ka teisi monosahhariide, nagu näiteks mannoos, galaktoos, glükoos, ksüloos jt, kuid esineda võib ka uroonhappeid, atsetüülrühmasid ja isegi valke. Lihtsad fukoidaanid koosnevad peamiselt fukoosist ja sulfaatrühmadest. Sellised leidub näiteks harilikus põisadrus. Fukoidaanide peaahela põhistruktuur koosneb α-L-fukopüranoosist, mis on seotud asendis 1→3 või vahelduvalt 1→3 ja 1→4. Kõrvalahelatel on glükosiidsidemed mõnikord ka 1→2 asendis. Peaahelale võivad seostuda ka oligosahhariidid ja üksikud fukoosijäägid. Fukoosijäägid on sageli esterdatud väävelhappega. Enamasti asetsevad sulfaatrühmad asendites C-2 ja C-4, harvem asendis C-3. Vastavalt koostisele võib fukoidaane jagada kolme peamisesse rühma: homofukaanid, fukoglükuronaanid (askofüllaanid, sargassaanid) ja glükuronofukoglükaanid. Need sageli esinevad koos fukoidaaniekstraktides. Fukoidaanide struktuur on vetikaliigiti erinev, kusjuures peamiseks erinevuseks on glükosiidisidemete asend, sulfaadituse aste ja teiste monosahhariidide sisaldus polümeeris. Fukoidaanide struktuuri suur liigipõhine muutlikkus viitab põhimõttelistele erinevustele fukoidaanide biosünteesis. Vetika fukoidaanide ülesehitus muutub ka aastajati ning sõltub oluliselt ka keskkonnatingimustest. Üldiselt on pruunvetikas fukoidaane kõige rohkem sügisel ja kõige vähem kevadel. Fukoidaanid on muutlikud ka laengutiheduse osas. Fukoidaane on võimalik pruunvetikatest eraldada toatemperatuuril vee või lahjendatud hapetega, kuna fukoidaanid lahustuvad vees hästi. Fukoidaanide eraldamiseks biomassist kasutatakse ka kaltsiumkloriidi lahust, ultraheli, mikrolaineid ja ensüümtöötlust. Fukoidaanid asuvad pruunvetikate rakukestades ja rakuvaheaines. Fukoidaanid võivad moodustada kuni 45% rakukestade kuivmassist. Fukoidaani omadused määrab suuresti laengutihedus (sulfaatrühmade arv), kuid bioloogilises aktiivsuses on oluline ka polümeeri struktuur ja sulfaatrühmade täpne asend. Arvatakse, et fukoidaanid kaitsevad pruunvetikaid kuivamise eest ning tugevdavad nende rakukesta. Fukoidaanid pakuvad oma mitmekülgse biotoime tõttu järjest suuremat rakenduslikku huvi, eelkõige meditsiinis ja farmaatsias. Nad on laiaspektrilise bioaktiivsusega, omades sealhulgas antibakteriaalset, viiruse-, põletiku-, diabeedi-, ülekaalulisuse- ja kasvajavastast toimet. Fukoidaanidel on ka antioksüdatiivne, antikoagulatiivne ja immuunsüsteemi reguleeriv toime. Fukoidaanide kasutuselevõttu raskendab nende suur mitmekesisus ning proovide heterogeensus (proovides esinevad sageli ka bioaktiivsed ebapuhtused, nt florotanniinid), mis teeb struktuur-omaduslike seoste selgitamise raskeks. Alginaat Polüsahhariidid Usov, Anatolii I; Bilan, M I (31. august 2009). "Fucoidans — sulfated polysaccharides of brown algae". Russian Chemical Reviews. 78 (8): 785–799. DOI:10.1070/RC2009v078n08ABEH004063. ISSN 0036-021X. Harding, Stephen E.; Tombs, Michael P.; Adams, Gary G.; Paulsen, Berit Smestad; Inngjerdingen, Kari Tvete; Barsett, Hilde (16. märts 2017). An Introduction to Polysaccharide Biotechnology (inglise). CRC Press. ISBN 978-1-4822-4832-6. Li, Bo; Lu, Fei; Wei, Xinjun; Zhao, Ruixiang (12. august 2008). "Fucoidan: Structure and Bioactivity". Molecules (inglise). 13 (8): 1671–1695. DOI:10.3390/molecules13081671. ISSN 1420-3049. PMC 6245444. PMID 18794778.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) Mabeau, S., Kloareg, B. & Joseleau, J.-P. Fractionation and analysis of fucans from brown algae. Phytochemistry, 1990, 29(8), 2441–2445. doi:10.1016/0031-9422(90)85163-a Fleurence, Joël; Levine, Ira A. (5. aprill 2016). Seaweed in Health and Disease Prevention (inglise). Academic Press. ISBN 978-0-12-802793-6. Mautner, Henry G. (1. aprill 1954). "The chemistry of brown algae". Economic Botany (inglise). 8 (2): 174–192. DOI:10.1007/BF02984737. ISSN 1874-9364. Adhikari, Utpal; Mateu, Cecilia G.; Chattopadhyay, Kausik; Pujol, Carlos A.; Damonte, Elsa B.; Ray, Bimalendu (1. november 2006). "Structure and antiviral activity of sulfated fucans from Stoechospermum marginatum". Phytochemistry. 67 (22): 2474–2482. DOI:10.1016/j.phytochem.2006.05.024. ISSN 0031-9422. Hemmingson, J. A.; Falshaw, R.; Furneaux, R. H.; Thompson, K. (1. aprill 2006). "Structure and Antiviral Activity of the Galactofucan Sulfates Extracted from UndariaPinnatifida (Phaeophyta)". Journal of Applied Phycology (inglise). 18 (2): 185–193. DOI:10.1007/s10811-006-9096-9. ISSN 1573-5176. Yoon, Seon-Joo; Pyun, Yu-Ryang; Hwang, Jae-Kwan; Mourão, Paulo A. S. (5. november 2007). "A sulfated fucan from the brown alga Laminaria cichorioides has mainly heparin cofactor II-dependent anticoagulant activity". Carbohydrate Research. 342 (15): 2326–2330. DOI:10.1016/j.carres.2007.06.019. ISSN 0008-6215. Dobrinčić, Ana; Balbino, Sandra; Zorić, Zoran; Pedisić, Sandra; Bursać Kovačević, Danijela; Elez Garofulić, Ivona; Dragović-Uzelac, Verica (18. märts 2020). "Advanced Technologies for the Extraction of Marine Brown Algal Polysaccharides". Marine Drugs (inglise). 18 (3): 168. DOI:10.3390/md18030168. ISSN 1660-3397. PMC 7143672. PMID 32197494.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) Hahn, Thomas; Lang, Siegmund; Ulber, Roland; Muffler, Kai (1. detsember 2012). "Novel procedures for the extraction of fucoidan from brown algae". Process Biochemistry. 47 (12): 1691–1698. DOI:10.1016/j.procbio.2012.06.016. ISSN 1359-5113. Barnes, Harold (31. detsember 1988). Oceanography and Marine Biology, An Annual Review (inglise). CRC Press. ISBN 978-1-4822-6727-3. Geetha Bai, Renu; Tuvikene, Rando (13. september 2021). "Potential Antiviral Properties of Industrially Important Marine Algal Polysaccharides and Their Significance in Fighting a Future Viral Pandemic". Viruses (inglise). 13 (9): 1817. DOI:10.3390/v13091817. ISSN 1999-4915. PMC 8473461. PMID 34578399.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) Sichert, A., Le Gall, S., Klau, L. J., Laillet, B., Rogniaux, H., Aachmann, F. L. & Hehemann, J.-H. Ion-exchange purification and structural characterization of five sulfated fucoidans from brown algae. Glycobiology, 2021, 31(4), 352–357. doi:10.1093/glycob/cwaa064