Trehalosa

La trehalosa es un azúcar no reductor formado por dos unidades de glucosa unidas por un enlace alfa 1–1, lo que le da el nombre de α- D -gluco piranosil- (1→1)-α- D -gluco piranósido . Este enlace hace que la trehalosa sea muy resistente a la hidrólisis ácida y por lo tanto, es estable en solución a altas temperaturas, incluso en condiciones ácidas. El enlace mantiene los azúcares no reductores en forma de anillo cerrado, de modo que los grupos terminalesaldehído o cetona no se unen a los residuos de lisina o arginina de las proteínas (un proceso llamado glicación). La trehalosa es menos soluble que la sacarosa , excepto a altas temperaturas (>80 °C ). La trehalosa forma un cristal romboidal como dihidrato y tiene el 90 % del contenido calórico de la sacarosa en esa forma. Las formas anhidras de trehalosa recuperan fácilmente la humedad para formar el dihidrato . Las formasanhidras de trehalosa pueden mostrar propiedades físicas interesantes cuando se someten a tratamiento térmico. 

Las soluciones acuosas de trehalosa muestran una tendencia a la agregación dependiente de la concentración. Debido a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno , se autoasocian en agua para formar cúmulos de diversos tamaños. Simulaciones de dinámica molecular de todos los átomos mostraron que concentraciones de 1,5 a 2,2 molar permiten que los cúmulos moleculares de trehalosa percolen y formen agregados grandes y continuos. ^{[ 5 ]}

La trehalosa interactúa directamente con los ácidos nucleicos, facilita la fusión del ADN de doble cadena y estabiliza los ácidos nucleicos de cadena simple. ^{[ 6 ]}

Organismos que van desde bacterias, levaduras, hongos, insectos, invertebrados y plantas inferiores y superiores tienen enzimas que pueden producir trehalosa. ^{[ 3 ]} En la naturaleza, la trehalosa se puede encontrar en plantas y microorganismos . En animales, la trehalosa es frecuente en camarones y también en insectos , incluyendo saltamontes, langostas, mariposas y abejas, en los que la trehalosa sirve como azúcar en la sangre. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Los genes de la trehalasa se encuentran en los tardígrados , los ecdisozoos microscópicos que se encuentran en todo el mundo en diversos ambientes extremos. ^{[ 9 ]}

La trehalosa es la principal molécula de almacenamiento de energía de carbohidratos que utilizan los insectos para volar. ^{[ 10 ]} Una posible razón para esto es que el enlace glucosídico de la trehalosa, cuando actúa sobre una trehalasa de insecto, libera dos moléculas de glucosa, lo cual es necesario para los requerimientos energéticos rápidos del vuelo. Esto representa el doble de la eficiencia de liberación de glucosa del polímero de almacenamiento almidón , para el cual la ruptura de un enlace glucosídico libera solo una molécula de glucosa.

Las concentraciones de trehalosa y glucosa en la hemolinfa de los insectos están estrictamente controladas por múltiples enzimas y hormonas, incluyendo trehalasa , péptidos similares a la insulina (ILP y DILP), hormona adipocinética (AKH), ​​leucoquinina (LK), octopamina y otros mediadores, manteniendo así la homeostasis de los carbohidratos mediante mecanismos de retroalimentación endocrinos y metabólicos . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

En las plantas, la trehalosa está presente en las semillas de girasol, la planta Selaginella [ ^{15 ] y} las algas marinas. En los hongos, es frecuente en algunas setas, como el shiitake ( Lentinula edodes ), la seta ostra , la seta de cardo y la aguja dorada ( Flammulina filiformis ) ^{[ 16 ]} .

Incluso dentro del reino vegetal, la Selaginella (a veces llamada planta de la resurrección), que crece en zonas desérticas y montañosas, puede agrietarse y secarse, pero volverá a ponerse verde y revivirá después de la lluvia debido a la función de la trehalosa. ^{[ 15 ]}

Las dos teorías predominantes sobre cómo funciona la trehalosa dentro del organismo en el estado de criptobiosis son la teoría de la vitrificación , un estado que impide la formación de hielo, o la teoría del desplazamiento del agua, según la cual el agua es reemplazada por trehalosa. ^{[ 9 ] [ 17 ]}

En la pared celular bacteriana, la trehalosa tiene un papel estructural en las respuestas adaptativas al estrés, como las diferencias osmóticas y las temperaturas extremas. ^{[ 18 ]} La levadura utiliza la trehalosa como fuente de carbono en respuesta a los estreses abióticos. ^{[ 19 ]} En los humanos, se cree que la trehalosa actúa como neuroprotectora al inducir la autofagia y, por lo tanto, eliminar los agregados de proteínas . ^{[ 20 ] [ 21 ]}

También se ha informado que la trehalosa posee actividades antibacterianas, antibiopelícula y antiinflamatorias ( in vitro e in vivo ) tras su esterificación con ácidos grasos de diferentes longitudes de cadena. ^{[ 22 ]}