Characterization of pitaya N-linked glycans and ın-vitro ıdentification of potential prebiotic effect

Abstract

Hylocereus cinsi bir kaktüs meyvesi olan Pitaya, zengin içeriğe ve fonksiyonel bileşiklere sahiptir. Pitaya, son zamanlarda dünyada oldukça popüler bir meyve haline gelmiştir. İnsan sağlığı üzerinde kanser kemoprevansiyonu, anti-inflamatuar özellik, antidiyabetik etki gibi olumlu etkileri olan pitaya, içerdiği oligosakkarit (glikanlar) yapıları de insan bağırsak sağlığı için önemli bir meyve niteliğindedir. Doğada serbest veya bağlı formda bulunabilen glikanların insan sağlığı üzerinde önemli etkileri bulunmaktadır. İnsanlarda bu glikanları parçalayabilecek özgüllükte glikozidaz enzimi bulunmadığından glikanlar bozulmaya uğramadan, kolona kadar ulaşabilirler. Bu glikanlar mikrobiyotadaki bazı simbiyotikler tarafından tek karbon kaynağı olarak kullanılabilmekte olup, seçici gelişime olanak sağlamaktadırlar. Özellikle insan mikrobiyotasında bulunan Bifidobacterium infantis bu glikanları tüketilebilecek özelliklere sahiptir. Salgıladığı Endo-?-N-asetilglukozaminidaz (EndoBI-1) enzimi ile N-bağlı glikanları serbestleştirerek karbon kaynağı olarak kullanabilir. Pitayada bulunan serbest glikanlar, yüksek prebiyotik etkiye sahipken, bağlı glikanların biyolojik özellikleri ile alakalı çalışmalar sınırlıdır. Bu amaçla; pitaya örneklerinin öncelikle protein içeriği araştırılmıştır. Pitaya örneklerinden izole edilen protein miktarı, florometrik yöntem kullanılarak kantifikasyonu sağlanarak elde edilen proteinler görüntülenmiştir. Sonrasında N-glikanlar özgün EndoBI-1 ve PNGaz-F enzimleri ile kesilip saflaştırılmıştır. Elde edilen glikanlar, detaylı bir şekilde MALDI-TOF-MS analizi ile karakterize edilmiştir. Saflaştırılan glikanların prebiyotik etkisinin incelemek amacıyla in-vitro sindirim modeli kullanılarak sindirilebilirliği belirlenmiş ve seçilen probiyotik bakteriler tarafından kullanımı değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın gerçekleştirilmesiyle üretimi ve kullanımı hızla gelişen pitaya meyvesi için N-glikan profili ve prebiyotik potansiyeli aydınlatılmıştır. Böylece pek çok fonksiyona sahip olduğu bilinen glikanların karakterizasyonu yapılarak, literatüre katkı sağlanmıştır. Çalışma sonucunda ortaya çıkan serbestleşmiş pitaya N-glikanlarının prebiyotik özelliğinin gösterilmesi ile yeni AR-GE çalışmalarının önü açılmış olacaktır.

Pitaya belongs to the Cactaceae family from the genus Hylocereus. Global cultivation and consumption of pitaya have lately increased. Pitaya plays critical roles in human health, including cancer chemoprevention, anti-inflammatory, and anti-diabetic actions. Studies show that dragon fruit is beneficial to human gut health due to its high oligosaccharide content. These glycans can exist in both free or linked forms. When it is consumed by humans, glycans can get into the colon in an undigested form due to the lack of glycosidase enzymes in humans. Here, they can be utilized as a prebiotic carbon supply by microorganisms present in the gastrointestinal tract and stimulate selective growth. Studies show that pitaya oligosaccharides have a probiotic effect on some microorganisms. However, the bound glycan structures of the fruit are not clearly investigated. Due to rare research on conjugated glycans, released N-linked glycans from pitaya, possibly have a significant prebiotic influence on the gut. This study conducted research on the glycoproteins found in pitaya. Pitaya samples from two different locations were tested and visualized for protein content. A unique glycosides enzyme was used to liberate N-glycans from the glycoproteins they attached. Characterization of novel N-glycan structures was analyzed through MALDI-TOF-MS. The pure glycans' prebiotic effect was evaluated using an in-vitro digesting model. As a result, we enlighten the information regarding pitaya N-glycan composition and prebiotic conduct of bioactive N-glycans. In this context, it has been explained how diverse glycoprotein-containing products affect the digestive system and shape the microbiome.