Patterns matter part 2: Chitosan oligomers with defined patterns of acetylation

Resumo

Quitosanas são copolímeros binários lineares de resíduos de glucosamina e N-acetilglucosamina com propriedades materiais
interessantes e atividades biológicas promissoras. Acredita-se que muitas das atividades biológicas dos polímeros de quitosana
sejam transmitidas por seus produtos de degradação oligoméricos gerados no local pela ação de hidrolases de quitosana específicas
de sequência, produzindo oligossacarídeos de quitosana parcialmente acetilados (paCOS) com graus de polimerização (DP)
parcialmente ou totalmente definidos, frações de acetilação (FA) e padrões de acetilação (PA). Nesta revisão, resumimos o estado
da arte sobre a produção e análise de oligômeros de quitosana definidos, bem como nosso conhecimento atual sobre as relações
estrutura-função de suas bioatividades. O progresso recente neste campo foi inicialmente impulsionado pela disponibilidade de
números crescentes de hidrolases de quitosana recombinantes com especificidades de subsítios conhecidas e definidas,
combinadas com técnicas de separação cromatográfica aprimoradas para seus produtos. Isso permitiu percepções sobre os papéis
de DP e FA na definição das atividades biológicas do paCOS. Mais recentemente, o desenvolvimento é impulsionado pela
disponibilidade de quitina desacetilases recombinantes igualmente bem definidas em conjunto com ferramentas de análise de
espectrometria de massa aprimoradas para a caracterização estrutural de seus produtos. Atualmente, isso nos permite começar
a investigar o papel do PA na definição de atividades biológicas.

Abstract

Chitosans are linear, binary co-polymers of glucosamine and N-acetylglucosamine residues with interesting
material properties and promising biological activities. Many of the biological activities of chitosan polymers are
thought to be conveyed by their oligomeric breakdown products generated in situ by the action of sequencespecific chitosan hydrolases yielding partially acetylated chitosan oligosaccharides (paCOS) with partially or
fully defined degrees of polymerisation (DP), fractions of acetylation (FA), and patterns of acetylation (PA). In
this review, we summarize the state of the art concerning the production and analysis of defined chitosan
oligomers as well as our current knowledge on the structure-function relationships of their bioactivities. Recent
progress in this field was initially driven by the availability of increasing numbers of

. This allowed insights into the roles of DP and FA in defining the biological activities of paCOS. More recently, the development is fuelled by the availability of equally well-defined recombinant chitin deacetylases in conjunction with improved mass spectrometric analysis tools for the structural
characterisation of their products. This is currently enabling us to begin investigating the role of PA in defining
biological activities.