ในโลกจุลินทรีย์ของลําไส้ น้ําตาลพิเศษเป็นตัวป้องกันเงียบ ช่วยสร้างอุปสรรคป้องกันแบคทีเรีย และรักษาความสมดุลของลําไส้โมโนซาการิดที่ได้รับความสนใจอย่างมากในวิจัยวิทยาศาสตร์ชีวิต.
ในแบคทีเรียต่าง ๆ โดยเฉพาะโรค Escherichia coliและจุลินทรีย์ในลําไส้บางชนิด L-fucose เป็นส่วนประกอบสําคัญของกรดโคแลนิก - โพลิสาคาริดภายนอกเซลล์โพลิเมอร์ที่ซับซ้อนนี้ประกอบด้วยหน่วย oligosaccharide ที่ซ้ําซ้อนที่สังเคราะห์บน undecaprenyl pyrophosphate, โดยแต่ละหน่วยมีซากฟูโคส 2 ชิ้น ซึ่งต้องใช้ GDP-ฟูโคสเป็นตัวให้เยื่อ
การแปลงจาก mannose-6-phosphate (Man6_P) เป็น GDP-fucose มีส่วนเกี่ยวข้องกับชุดของปฏิกิริยา enzymatic ที่ถูกกําหนดอย่างแม่นยําที่ควบคุมโดยยีนหลักสี่ในกลุ่มยีนกรดโคลานิก:
อย่างแรก Man6_P เปลี่ยนแปลงเป็น GDP-mannose ผ่านการกระทําของ phosphomannomutase และ Man1_P guanylyltransferaseชายและmanCสารพันธุ์gmdผลิตภัณฑ์พันธุกรรมจากนั้นก็กระตุ้นการขาดน้ําของ GDP-mannose เพื่อผลิต GDP-4-keto-6-deoxy-D-mannosewcaG) ใช้ NADPH เพื่อลดสารกลาง GDP-4-keto-6-L-deoxygalactose เป็น GDP-fucose
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสังเคราะห์ GDP-fucose ถูกควบคุมอย่างเข้มงวด เอ็นไซม์ GMD เป็นจุดควบคุมหลักของเส้นทางป้องกันอย่างแรงโดยผลิตภัณฑ์ปลาย GDP-fucose ผ่านวงจรการตอบสนองลบที่ป้องกันการผลิตเกิน.
การผลิตกรดโคแลนิก กลายเป็นสิ่งสําคัญ เมื่อแบคทีเรียเผชิญกับความเครียดในสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพที่แห้งแบคทีเรียชนิดป่ามักจะผลิตจํานวนน้อยในสภาพการเติบโตปกติน่าสนใจว่าแบคทีเรียที่มีการกลายพันธุ์ในโปรเตเอซที่ขึ้นอยู่กับ ATPโอนกรดพันธุกรรมจะพัฒนาการผลิตแคปซูลเกินขั้น และกลายเป็น viscous
การวิจัยเปิดเผยว่าการสังเคราะห์กรดโคแลนิกถูกควบคุมโดยตัวควบคุมโปรตีนบวกสองตัว คือ RcsA และ RcsB ซึ่งกระตุ้นการถ่ายทอดพันธุกรรมโพลิสาคาริดแบบแคปซูลโปรตีน RcsA ที่ไม่มั่นคงถูกละลายโดย Lon proteaseอธิบายว่าทําไมกรดโคแลนิกมักจะแสดงออกต่ําในสภาพห้องปฏิบัติการโอนมิวเทนต์หรือสายพันธุ์ที่แสดงออกเกินrcsA.
เนื่องจากยีนประกอบชีวภาพ GDP-fucose เป็นพันธุกรรมของกลุ่มยีนกรดโคลานิก พวกเขาปฏิบัติตามรูปแบบการควบคุมเดียวกันrcsAสามารถเพิ่มระดับการผลิตได้อย่างมาก
กลยุทธ์นี้ทําให้การใช้ชีวิตE. coliเซลล์ที่แสดงพันธุกรรม fucosyltransferase ที่ไม่เหมือนกัน เพื่อผลิต oligosaccharides fucosylatedrcsAการแสดงออกเกินส่งผลให้เกิดการสะสมกรดโคแลนิกที่สําคัญ เพิ่มความแน่นของสื่อและลดอัตราการถ่ายส่งออกซิเจน ซึ่งส่งผลให้การผลิตเซลล์ต่ําลง
เพื่อป้องกันการผลิตกรดโคแลนิกเกินขั้น นักวิจัยได้ใช้ราคา-สายพันธุ์กลายพันธุ์ที่ขาดแคลน WcaJ glucosyltransferase ปกติจะเพิ่ม Glc1_P ไปยัง undecaprenyl_P และการไม่ทํางานของมันจะกั้นการสังเคราะห์กรดโคลานิกได้อย่างสมบูรณ์gmd,wcaG,manCและชายในพลาสมิดหลายสําเนา ภายใต้ Placผู้ส่งเสริมการควบคุมได้บรรลุผลผลิต fucosylation ที่เทียบได้ โดยไม่จําเป็นต้องราคาการกลายพันธุ์
L-fucose และสารกําเนิดของมันแสดงให้เห็นถึงการใช้งานที่หวังได้ในด้านชีววิทยาและการแพทย์,ขณะที่กลีโคโปรตีนและกลีโคลิปิดที่ฟูโคไซเลต มีบทบาทสําคัญในการรับรู้ภูมิคุ้มกัน การส่งสัญญาณเซลล์ และการแพร่กระจายเนื้องอก - ทําให้พวกมันเป็นเป้าหมายของยาหรือเครื่องมือการวินิจฉัย
สําหรับการผลิต L-fucose ที่มีประสิทธิภาพ นักวิจัยได้พัฒนาวิธีประกอบชีวภาพต่างๆ รวมถึงระบบเซลล์ที่ผ่านผ่านCorynebacterium ammoniagens โรคสะเก็ดเงินโดยมีผู้เชี่ยวชาญ 3 คนE. coliแนวทางที่นวัตกรรมนี้แยกการผลิต GDP-fucose เป็นสองขั้นตอน เพื่อหลีกเลี่ยงการยับยั้งเอ็นไซม์ GMDการผลิต GDP-4-keto-6-deoxy-D-mannose ระหว่างครั้งแรก ก่อนลดมันลงเป็น GDP-fucose.
ในฐานะส่วนประกอบสําคัญของไมโครไบโอต้าในลําไส้ กลไกการสังเคราะห์ของ L-fucose และเส้นทางการกํากับ ให้ความรู้สําคัญเกี่ยวกับการเผาผลาญและการทํางานของไมโครไบโอต้าL-fucose และสารกําเนิดของมันพร้อมที่จะมีบทบาทที่สําคัญมากขึ้นในสุขภาพมนุษย์, การพัฒนายาและการวิจัยวัสดุชีวภาพ ซึ่งเปิดโอกาสใหม่สําหรับการก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
