グルカン

グルカンは、D-グルコース^{[ 1 ]}から誘導される多糖類で、グリコシド結合で連結されています。グルカンには、α-グルカンとβ-グルカンの2種類があります。多くのβ-グルカンは医学的に重要です。これらは、エキノカンジン系の抗真菌薬の標的となっています。

細菌学の分野では、ポリグルカンという用語は高分子量グルカンを表すのに使われます。これらは、数百から数千のD-グルコースモノマーからなる長い直鎖構造多糖です。^{[ 2 ]}結合点はO-グリコシド結合であり、グリコシド酸素がグリコシドを還元末端糖に結合しています。ポリグルカンは細菌の細胞壁に自然に存在します。細菌はこの多糖を細菌細胞の近くに集まって生成します。ポリグルカンはβ-グルカンの供給源です。構造的には、β1,3-グルカンはβ-1,3配置で結合した複雑なグルコースホモポリマーです。^{[ 3 ]}

以下はグルカンです（α-とβ-および数字は、O-グリコシド結合の種類と関与する特定の炭素を明確にします）：^{[ 4 ]}

グルカンの特性としては、口腔内の酸や酵素に対する耐性、および水への不溶性が挙げられる。穀物から抽出されたグルカンは、水溶性と不溶性の両方の性質を持つ傾向がある。

グルカンはグルコースモノマーから誘導される多糖類です。モノマーはグリコシド結合によって連結されています。グルコースを基盤とする多糖類には、1,6結合型（デンプン）、1,4結合型（セルロース）、1,3結合型（ラミナリン）、および1,2結合型の4種類が存在します。

レボグルコサン単位からなる主鎖非加水分解性線状ポリマーの最初の代表例は、 1985年にレボグルコサンの2,3-エポキシ誘導体（1,6;2,3-ジアンヒドロ-4-O-アルキル-β- D-マンノピラノース）のアニオン重合によって合成された。^{[ 5 ]}

_{異なるラジカル Rを}持つ幅広い種類のユニークなモノマーを合成できます。[ ^{6 ] R} = -CH3、[5] -CH2CHCH2、[7] および -CH2C6H5 のポリマーが合成されました_。 [ ^{8 ]これら}の誘導体^の_重合^速度論_、分子量^{、および分子}量分布の調査により、_重合がリビング重合^システムの特徴を持っていることが示されました。プロセスは、モノマーと開始剤のモル比に等しい重合度で、ポリマー鎖の停止と移動なしに行われます。^{[ 9 ] [ 10 ]}したがって、ポリマーの分子量の上限値は、システム内に制御不能な量のポリマー鎖の停止剤が存在することを決定する精製度のみを決定します。

ポリ(2–3)-D-グルコースは、ベンジル(R= -CH ₂ C ₆ H ₅ )官能化ポリマーの変換によって合成された。^{[ 8 ]}

3,4-エポキシレボグルコサン（1,6;3,4-ジアンヒドロ-2-O-アルキル-β- D-ガラクトピラノース）の重合により、3,4結合レボグルコサンポリマーが形成される。^{[ 11 ]}

ポリマー鎖の各単位に1,6-無水構造が存在するため、研究者は、非常に興味深い生物学的応用ポリマーの形成において、十分に開発された炭水化物化学のあらゆる方法を適用することができます。これらのポリマーは、主ポリマー鎖に炭水化物単位から構成される、既知の唯一の規則的なポリエーテルです。^{[ 12 ] [ 13 ]}

グルカンは多様な機能を果たします。細胞内では、特定のグルカンはエネルギーを貯蔵し、細胞構造を強化し、認識に関与し、病原性生物の毒性を高めます。^{[ 16 ]}

グリコーゲンとデンプンは、細胞のエネルギー貯蔵を担う注目すべきグルカンです。補体受容体3（CR3）やCD5受容体などの免疫系の受容体分子は、侵入細胞表面のβ-グルカンを認識して結合します。^{[ 17 ]}

ポリグルカンは微生物発酵の炭素源として利用されます。ポリグルカン生産はこれまで栄養制限によって促進されてきましたが、市場の需要に対応するためには、さらに強化する必要があります。バイオエタノール生産のためのポリグルカン生産性には、培養設計と遺伝子工学の複合戦略が用いられています。^{[ 14 ]} ポリグルカンは、エネルギー産業の別の分野にも関わっており、石油回収率を高めるためのバイオポリマーとして機能しています。多糖類は細菌細胞に付着し、水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液に混合されて溶解します。その後、注入井に注入されます。流体である必要がある理由は、多糖類を貯留層に注入できるようにするためですが、その後、別の化学物質の添加によって多糖類がゲル化/固化/沈殿して細孔を塞ぐ必要があります。バイオポリマーは、空孔の少なくとも30%が満たされるまで水と混合され、注入されます。次に、酸性溶液またはHCO − 3を形成するCO ₂を注入します。これにより溶液が中和され、高浸透性ゾーン内でバイオポリマーであるポリグルカンが沈殿します。証拠によると、このポリグルカンの適用により、高浸透性ゾーンの約 80% の浸透性を低減できます。^{[ 18 ]}石油会社は、石油が最も浸透性の高い領域を流れる傾向があるため、浸透性の低下から利益を得ることができます。

これらは栄養補助食品としても利用できます。2025年の研究では、「プロポリス抽出物とグルカン粒子の組み合わせにより、プロポリスの溶解性と生物活性が増加する」と結論付けられました。^{[ 19 ]}

ポリグルカンの免疫調節作用は、補体系の活性化を介してマクロファージの活性化を刺激することが実験で示されてから40年以上前から知られています。 ^{[ 3 ]}血液中の(1,3)-β-D-グルカンの検出は、侵襲性または播種性真菌感染症を特定する手段としても使用されます。^{[ 20 ] [ 21 ]}ただし、陽性検査は診断を下すものではなく、陰性検査は感染を除外するものではありません。この検査は、アスペルギルス、カンジダ、ニューモシスチス・ジロベチの検出に役立ちます。^{[ 22 ]}

• グルカナーゼ