Phlorotanniner fra brunalger anvendes i stigende grad industrielt, men har også interesse som modelstoffer for medicin.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 11, 2013 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.
Af Carsten Christophersen
I modsætning til alle andre levende organismer indeholder brunalger phlorotanniner. De er strukturanaloge til planternes tanniner, men er baseret på phloroglucinol (1,3,5-trihydroxybenzen). De nærmere omstændigheder ved syntesen af phloroglucinol i brunalger har hidtil været ukendt, men ny forskning har nu afsløret hovedpunkterne i mekanismen. Da phlorotanninerne har vigtige anvendelser, er der stor interesse for en industriel produktion til at erstatte ekstraktion fra tang. Deres biologiske aktiviteter har tillige ernæringsmæssig interesse pga. de store mængder brunalger, der spises.
Phlorotanniner
Der kendes mere end 150 forskellige phlorotanniner med molekylvægte fra phloroglucinols eller 126 Da til 650 kDa. De har flere funktioner i algen. De styrker cellevægen ved krydsbindinger. Men nogle lagres opløst i physoder, der er små blærer inde i cellerne. Phlorotanniner udskilles til omgivelserne.
Brunalger lever under meget stressende betingelser. De, der lever i tidevandszonen, bliver regelmæssigt tørlagt, de eftersøges af sultne planteædere, begros af andre organismer, udsættes for skiftende temperatur, ekstrem salinitet og skoldende skarpt sollys. Alle disse farer holdes delvist i skak af phlorotanninerne.
Phloroglucinol er byggestenen
Phloroglucinol dannes af polyketid syntaseenzymer – PKS’er. En type III PKS – Esi-PKS1fra E. siliculosus blev krystalliseret, og strukturen blev bestemt vha. røntgenanalyse. Det viser sig, at strukturen minder stærkt om tilsvarende PKS’er fra bakterier. Det formodes derfor, at genet er blevet horisontalt overført fra en actinobakterie til brunalgen. I bakterien Pseudomonas fluorescens kendes en phloroglucinol syntase, der katalyserer syntesen af phloroglucinol ud fra malonyl-coenzym A. Ved oxidative processer, der ikke er detaljeret kortlagt, opbygger algen en lang række phenoliske polymerer – phlorotanninerne. Ved at gensplejse Esi-PKS1-genet i en bakterie er det lykkes at få adgang til mængder af de enzymer, der indgår i phlorotanninsyntesen.
Phlorotanniner har mange aktiviteter
Der er rapporteret en mængde biologiske virkninger af forskellige phlorotanniner og blandinger af dem. De er anti-inflammatoriske, antimikrobielle, antiallergiske og stærke antioxidanter. Desuden neutraliserer de de frie radikaler, har antitumor og angiogenese effekt, hæmmer tyrosinase enzymet og inhiberer både α-amylase og α-glucosidase enzymerne. Endvidere har de en positiv effekt in vivo på oral glucosetolerancetest i diabetiske mus. De fleste forsøg er udført in vitro, og der er derfor ingen garanti for at effekterne også vil vise sig i levende organismer. Phloroglucinol selv anvendes i medicinalindustrien og forhandles som antispasmodisk medicin i mange lande. Det er også en vigtig forbindelse i kosmetik og i produktionen af sprængstoffer.
Almindelig vatalge – Ectocarpus siliculosus
Den almindelige vatalge – E. siliculosus er en model indenfor brunalgerne. Hele genomet er kendt. Det indeholder gener for tre PKS III. Den ene, der er navngivet Esi-PKS1, producerer phloroglucinol. Type III PKS’er er en blandt flere klasser af PKS’er.
Brunalger
Brunalger er ikke nært beslægtede med grønalger og rødalger. De er heller ikke nært beslægtede med grønne planter. De udviklede sig ret sent for 150-200 mio. år siden. Encellede brunalger kendes ikke, men den oprindelige stamform var sikkert encellet. Den udviklingslinje (Stramenopilerne), som brunalgerne hører til, har udviklet sig uafhængigt i over en mia. år. De grønne planter inkorporerede grønkorn, chloroplaster, fra cyanobakterier. Men brunalgerne annekterede en ukendt eukaryot. Chloroplasterne i brunalger har derfor en dobbeltmembran i modsætning til andres ene membran, der stammer fra prokaryoten.
Kilde
Structure/Function Analysis of a Type III Polyketide Synthase in the Brown Alga Ectocarpus siliculosus Reveals a Biochemical Pathway in Phlorotanin Monomer Biosynthesis. L. Meslet-Cladière et al. The Plant Cell 2013 doi:10.1105/tpc.113.111336
Et type III polyketidsyntase enzym – phloroglucinol syntase D fra Pseudomonas fluorescens katalyserer omdannelsen af tre molekyler malonyl-coenzym A til phloroglucinol.
Reaktionsvejen fra phloroglucinol til de forskellige klasser phlorotanniner er endnu ukendte.
Brunalgerne må overleve barske betingelser. Her udsættes de for udfordringer mht. udtørring, salt-, temperatur- og lysstress ved ebbe ud for Roscoff i Frankrig.
Foto: Marianne Pereira.
