Engineering Research Center of Glycoconjugates Ministry of Education, Jilin Provincial Key Laboratory of Chemistry and Biology of Changbai Mountain Natural Drugs, School of Life Sciences, Northeast Normal University, Changchun 130024, China, Department of Biochemistry, Molecular Biology and Biophysics, 6-155 Jackson Hall, University of Minnesota, 321 Church Street, Minneapolis, MN 55455, USA
Here, we compare the content and composition of polysaccharides derived from the mycelium (40.4 kDa intracellular polysaccharide, IPS) and culture (27.2 kDa extracellular polysaccharide, EPS) of Penicillium oxalicum. Their chemical structures investigated by IR, NMR, enzymolysis and methylation analysis indicate that both IPS and EPS are galactomannans composed of α-1,2- mannopyranose (Manp) and α-1,6-Manp in a backbone ratio of ~3:1, respectively, both decorated with β-l,5-galactofuranose (Galf) side chains. A few β-l,6-Galf residues were also detected in the IPS fraction. EPS and IPS have different molecular weights (Mw) and degrees of branching. IPS obtained by alkaline extraction of P. oxalicum have been reported to be galactofuranans, a composition different from our IPS. Up to now, there have been no reports on the fine structure of EPS. Our results of galectin-mediated hemagglutination demonstrate that IPS exhibits greater inhibitory effects on five galectins compared with EPS. In addition, we find that Galf, a five-membered ring form of galactose, can also inhibit galectins. IPS may provide a new source of galectin inhibitors. These results increase our understanding of structure-activity relationships of polysaccharides as galectin inhibitors.
table 3, Fig. 5B, EPS
13C NMR, 1H NMR, NMR-2D, methylation, GC-MS, sugar analysis, enzymatic hydrolysis, HPAEC, FTIR, HPLC, extraction, statistical analysis, HPGPC, galectin-mediated hemagglutination assay
possible structures of EPS; published NMR assignment is erroneous (impossible chemical shifts for C4 (64.48) of aDManp.
13C NMR data:
Linkage Residue C1 C2 C3 C4 C5 C6
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5 bDGalf 105.89-106.00 80.44 74.70-75.27 81.74-81.85 73-91-74.72 61.83
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 99.74 77.68 69.11 65.22 71.78 60.01
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 97.28 68.98 69.59 64.47 72.25 65.96
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 aDManp 101.30 70.62 69.59 65.22 71.78 60.02
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp 100.78 77.17 81.44 ? 71.78 60.02
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5 bDGalf 105.89-106.00 80.44 74.70-75.27 81.74-81.85 73-91-74.72 61.83
6,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2 aDManp
6,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 99.74 77.68 69.11 65.22 71.78 60.01
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 97.28 68.98 69.59 64.47 72.25 65.96
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5,5 bDGalf 106.76 80.44 74.70 81.70 69.54 61.83
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGalf 106.34 80.44 74.70 81.74 74.70 61.83
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 99.74 77.68 69.11 65.22 71.78 60.01
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 97.28 68.98 69.59 64.47 72.25 65.96
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5,5 bDGalf 106.76 80.44 74.70 81.70 69.54 61.83
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGalf 106.34 80.44 74.70 81.74 74.70 61.83
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 99.74 77.68 69.11 65.22 71.78 60.01
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 97.28 68.98 69.59 64.47 72.25 65.96
6,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGlcp 103.97 ? ? ? ? 60.84
6,2,2,2,6,2,2,2 aDManp
6,2,2 aDManp
6,2 aDManp 99.74 77.68 69.11 65.22 71.78 60.01
6 aDManp
aDManp 97.28 68.98 69.59 64.47 72.25 65.96
1H NMR data:
Linkage Residue H1 H2 H3 H4 H5 H6
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5 bDGalf 5.07-5.12 4.01 3.97-4.08 3.91-3.96 3.90-3.93 3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 5.19 3.98 3.91 3.79 3.64 3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 5.07 4.02 3.86 4.00 3.72 3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 aDManp 5.00 3.79 3.86 3.79 3.64 3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp 5.04 4.06 4.11 3.57 3.64 3.71
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5 bDGalf 5.07-5.12 4.01 3.97-4.08 3.91-3.96 3.90-3.93 3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2 aDManp
6,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2 aDManp 5.07 4.02 3.86 4.00 3.72 3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 5.19 3.98 3.91 3.79 3.64 3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 5.07 4.02 3.86 4.00 3.72 3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5,5 bDGalf 4.96 4.01 3.97 4.02 3.79 3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGalf 5.22 4.01 3.97 3.91 3.97 3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp 5.04 4.06 4.11 3.57 3.64 3.71
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 5.19 3.98 3.91 3.79 3.64 3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 5.07 4.02 3.86 4.00 3.72 3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5,5 bDGalf 4.96 4.01 3.97 4.02 3.79 3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGalf 5.22 4.01 3.97 3.91 3.97 3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp 5.04 4.06 4.11 3.57 3.64 3.71
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 5.19 3.98 3.91 3.79 3.64 3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 5.07 4.02 3.86 4.00 3.72 3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGlcp 5.15 ? ? ? ? 4.08
6,2,2,2,6,2,2,2 aDManp 5.04 4.06 4.11 3.57 3.64 3.71
6,2,2 aDManp
6,2 aDManp 5.19 3.98 3.91 3.79 3.64 3.75-3.84
6 aDManp
aDManp 5.07 4.02 3.86 4.00 3.72 3.64
1H/13C HSQC data:
Linkage Residue C1/H1 C2/H2 C3/H3 C4/H4 C5/H5 C6/H6
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5 bDGalf 105.89-106.00/5.07-5.12 80.44/4.01 74.70-75.27/3.97-4.08 81.74-81.85/3.91-3.96 73-91-74.72/3.90-3.93 61.83/3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 99.74/5.19 77.68/3.98 69.11/3.91 65.22/3.79 71.78/3.64 60.01/3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 97.28/5.07 68.98/4.02 69.59/3.86 64.47/4.00 72.25/3.72 65.96/3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 aDManp 101.30/5.00 70.62/3.79 69.59/3.86 65.22/3.79 71.78/3.64 60.02/3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp 100.78/5.04 77.17/4.06 81.44/4.11 ?/3.57 71.78/3.64 60.02/3.71
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5 bDGalf 105.89-106.00/5.07-5.12 80.44/4.01 74.70-75.27/3.97-4.08 81.74-81.85/3.91-3.96 73-91-74.72/3.90-3.93 61.83/3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2 aDManp
6,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2 aDManp NMR TSV error 2: unequal length of 13C and 1H datasets
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 99.74/5.19 77.68/3.98 69.11/3.91 65.22/3.79 71.78/3.64 60.01/3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 97.28/5.07 68.98/4.02 69.59/3.86 64.47/4.00 72.25/3.72 65.96/3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5,5 bDGalf 106.76/4.96 80.44/4.01 74.70/3.97 81.70/4.02 69.54/3.79 61.83/3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGalf 106.34/5.22 80.44/4.01 74.70/3.97 81.74/3.91 74.70/3.97 61.83/3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp NMR TSV error 2: unequal length of 13C and 1H datasets
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 99.74/5.19 77.68/3.98 69.11/3.91 65.22/3.79 71.78/3.64 60.01/3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 97.28/5.07 68.98/4.02 69.59/3.86 64.47/4.00 72.25/3.72 65.96/3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3,5,5 bDGalf 106.76/4.96 80.44/4.01 74.70/3.97 81.70/4.02 69.54/3.79 61.83/3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGalf 106.34/5.22 80.44/4.01 74.70/3.97 81.74/3.91 74.70/3.97 61.83/3.63-3.67
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2,2 aDManp NMR TSV error 2: unequal length of 13C and 1H datasets
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2,2 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6,2 aDManp 99.74/5.19 77.68/3.98 69.11/3.91 65.22/3.79 71.78/3.64 60.01/3.75-3.84
6,2,2,2,6,2,2,2,2,6 aDManp
6,2,2,2,6,2,2,2,2 aDManp 97.28/5.07 68.98/4.02 69.59/3.86 64.47/4.00 72.25/3.72 65.96/3.64
6,2,2,2,6,2,2,2,3 bDGlcp 103.97/5.15 ?/? ?/? ?/? ?/? 60.84/4.08
6,2,2,2,6,2,2,2 aDManp NMR TSV error 2: unequal length of 13C and 1H datasets
6,2,2 aDManp
6,2 aDManp 99.74/5.19 77.68/3.98 69.11/3.91 65.22/3.79 71.78/3.64 60.01/3.75-3.84
6 aDManp
aDManp 97.28/5.07 68.98/4.02 69.59/3.86 64.47/4.00 72.25/3.72 65.96/3.64