褐藻類からの硫酸化フコイダン5種のイオン交換精製と構造特性評価

Ion-exchange purification and structural characterization of five sulfated fucoidans from brown algae.

• Andreas Sichert
• Sophie Le Gall
• Leesa Jane Klau
• Brigitte Laillet
• Hélène Rogniaux
• Finn Lillelund Aachmann
• Jan-Hendrik Hehemann

抄録

フコイダンは褐藻類の細胞壁に不可欠な硫酸化多糖類の多様なクラスであり、その様々な生理活性のために、それらは潜在的な薬物である。構造機能研究にはフコイダンを用いた標準化された研究が必要ですが、入手可能なフコイダン製剤は他の藻類化合物で汚染されていることが多いため、困難な状況が続いています。また、フコイダンは種や季節によって構造が異なるため、標準化された精製プロトコルの必要性が高まっています。本研究では、イオン交換クロマトグラフィーを用いて異なるフコイダンを精製し、フコイダン間で高い構造多様性を見いだしました。イオン交換クロマトグラフィーは、エクトカルプ藻類、ラミナリン藻類、フカレス類などの褐藻類から、アルギン酸やラミナリンなどの多糖類やタンパク質、フロロタンニンなどの汚染物質を効率的に除去することができます。また、モノマー組成、リンケージ解析、NMR解析により、ガラクツロン酸、グルクロン酸、O-アセチル化を特定し、α-1,3連結フコース骨格とβ-1,6、β-1,3ガラクトース分岐を有するDurvillaea potatorum由来フコイダンの新規構造を明らかにしました。この研究は、その後の分子研究のために定義されたフコイダンを得るために、標準化されたイオン交換クロマトグラフィーを使用することを強調しています。

Fucoidans are a diverse class of sulfated polysaccharides integral to the cell wall of brown algae and due to their various bioactivities, they are potential drugs. Standardized work with fucoidans is required for structure-function studies, but remains challenging since available fucoidan preparations are often contaminated with other algal compounds. Additionally, fucoidans are structurally diverse depending on species and season, urging the need for standardized purification protocols. Here, we use ion-exchange chromatography to purify different fucoidans and found a high structural diversity between fucoidans. Ion-exchange chromatography efficiently removes the polysaccharides alginate and laminarin and other contaminants such as proteins and phlorotannins across a broad range of fucoidans from major brown algal orders including Ectocarpales, Laminarinales and Fucales. By monomer composition, linkage analysis and NMR characterization, we identified galacturonic acid, glucuronic acid and O-acetylation as new structural features of certain fucoidans and provide a novel structure of fucoidan from Durvillaea potatorum with α-1,3 linked fucose backbone and β-1,6 and β-1,3 galactose branches. This study emphasizes the use of standardized ion-exchange chromatography to obtain defined fucoidans for subsequent molecular studies.

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