Soweit ich feststellen kann, haben Lactose und das Monosaccharid Galactose nur wenige biologische Verwendungen außerhalb der Laktation von Säugetieren. Es benötigte nicht nur Enzyme für seine Produktion, sondern auch Enzyme in den Nachkommen für seine Verdauung, was darauf hindeutet, dass es einem bestimmten Zweck dient. Intuitiv scheint es jedoch so, als wäre es wesentlich einfacher gewesen, einfach Glukose aus dem Blut zu konzentrieren oder ein in der Nahrung leicht zu findendes Disaccharid wie Saccharose zu erzeugen, für das es bereits Verdauungsenzyme gab.
Was hat die Entwicklung von Laktose in der Laktation von Säugetieren vorangetrieben?
Zufällig hat gerade jemand eine Theorie darüber veröffentlicht. Um Ihnen das Folgen des Links zu ersparen, gebe ich die Zusammenfassung unten wieder.
Ich muss zugeben, dass ich nie bemerkt hatte, dass Laktose in den Organellen des Sekretionswegs synthetisiert wird (β4-Galactosyltransferase ist ein Golgi-Enzym und α-Lactalbumin ist natürlich ein Molkenprotein, also auf dem Weg durch den Weg). Dies könnte ein Teil der Beantwortung Ihrer Frage sein: Durch ein Disaccharid, das im Golgi hergestellt wird, teilen die Zellen der Brustdrüse ihren Glukosestoffwechsel effektiv zwischen dem Zytoplasma und dem zur Sekretion als Laktose (in den Golgi transportiert) bestimmt Lumen).
Säugetiermilch oder Kolostrum enthält bis zu 10 % Kohlenhydrate, wovon freie Laktose üblicherweise mehr als 80 % ausmacht. Lactose wird in laktierenden Brustdrüsen aus Uridindiphosphat-Galactose (UDP-Gal) und Glucose durch eine Transgalactosylierung synthetisiert, die durch einen Komplex aus β4-Galactosyltransferase und α-Lactalbumin (α-LA) katalysiert wird. Es wird angenommen, dass sich α-LA aus Lysozym vom C-Typ entwickelt hat. Säugetiermilch oder Kolostrum enthält neben freier Laktose in der Regel eine Vielzahl von Oligosacchariden. Jedes Oligosaccharid hat an seinem reduzierenden Ende eine Laktoseeinheit; diese Einheit fungiert als Vorläufer, der für seine Biosynthese wesentlich ist. Es wird allgemein angenommen, dass Milcholigosaccharide als Präbiotika und auch als Rezeptoranaloga wirken, die als Antiinfektionsfaktoren wirken. Wir schlagen die folgende Hypothese vor. Die Proto-Laktus-Sekrete der primitiven Milchdrüsen des gemeinsamen Vorfahren der Säugetiere enthielten Fett und Protein, einschließlich Lysozym, aber keine Lactose oder Oligosaccharide wegen des Fehlens von α-LA. Als α-LA zum ersten Mal als Ergebnis seiner Evolution aus Lysozym auftauchte, war sein Gehalt in den laktierenden Brustdrüsen gering und Lactose wurde daher mit einer langsamen Geschwindigkeit synthetisiert. Aufgrund der Anwesenheit von Glycosyltransferasen wurde fast die gesamte entstehende Lactose für die Biosynthese von Oligosacchariden verwendet. Die vorherrschenden Saccharide in den proto-lactealen Sekreten oder der Urmilch, die von diesem gemeinsamen Vorfahren produziert wurden, waren daher eher Oligosaccharide als freie Lactose. Nach dieser Anfangsphase begannen die Oligosaccharide als Antiinfektionsfaktoren zu dienen. Sie wurden dann als bedeutende Energiequelle für das Neugeborene rekrutiert, was durch eine Steigerung der Synthese von α-LA erreicht wurde. Dies führte zu einem gleichzeitigen Anstieg der Laktosekonzentration in der Milch, und Laktose wurde daher für die meisten Eutherianer zu einer wichtigen Energiequelle, während Oligosaccharide weiterhin hauptsächlich als antimikrobielle Mittel dienten. Laktose begann außerdem, als osmoregulatorisches Molekül zu wirken und das Milchvolumen zu kontrollieren. Studien zu den chemischen Strukturen der Milch-Oligosaccharide einer Vielzahl von Säugetierarten legen nahe, dass menschliche Milch oder Kolostrum insofern einzigartig ist, als Oligosaccharide, die Lacto-N-Biose I (LNB) (Gal(β1 → 3)GlcNAc, Typ I) enthalten, vorherrschen solche, die N-Acetyllactosamin enthalten (Gal(β1 → 4)GlcNAc, Typ II), wohingegen in anderen Arten nur Typ-II-Oligosaccharide gefunden werden oder sie überwiegen gegenüber Typ-I-Oligosacchariden. Es kann die Hypothese aufgestellt werden, dass dieses Merkmal insofern einen selektiven Vorteil haben kann, als es das Wachstum nützlicher Dickdarmbakterien, Bifidobakterien, im Dickdarm des menschlichen Säuglings fördern kann.
Alan Boyd