Kyselina teichoová - Teichoic acid

Struktura opakovací jednotky kyseliny teichoové z Micrococcaceae
Struktura polymeru kyseliny lipoteichoové

Kyseliny teichoové (srov. řecký τεῖχος, teīkhos„zeď“, konkrétně zeď opevnění, na rozdíl od τοῖχος, toikhos, běžná zeď)[1] jsou bakteriální kopolymery [2] z glycerol fosfát nebo ribitol fosfát a sacharidy propojeno prostřednictvím fosfodiesterové vazby.

Teichoové kyseliny se nacházejí uvnitř buněčná stěna většiny Grampozitivní bakterie, jako jsou druhy v rody Staphylococcus, Streptococcus, Bacil, Clostridium, Corynebacterium, a Listeria, a zdá se, že sahají až k povrchu peptidoglykan vrstva. Mohou být kovalentně spojeny N-acetylmuramová kyselina nebo terminál D-alanin v tetrapeptid vzájemné propojení mezi N- jednotky kyseliny acetylmuramové ve vrstvě peptidoglykanu nebo mohou být zakotveny v cytoplazmatická membrána s lipid Kotva.

Teichoové kyseliny, které jsou ukotveny na lipidové membráně, se označují jako lipoteichoové kyseliny (LTA), zatímco teichoové kyseliny, které jsou kovalentně vázány na peptidoglykan, jsou označovány jako zdi teichoové kyseliny (WTA).[3]

Struktura

Nejběžnější strukturou Wall teichoových kyselin je ManNAc (β1 → 4) GlcNAc disacharid s jedním až třemi glycerol fosfáty připojenými k C4 hydroxylu zbytku ManNAc následovaný dlouhým řetězcem opakování glycerol- nebo ribitol fosfátu.[3] Varianty přicházejí v ocasu s dlouhým řetězcem, který obvykle zahrnuje podjednotky cukru, které jsou připevněny k boky nebo tělu opakování. Od roku 2013 byly pojmenovány čtyři typy opakování WTA.[4]

Kyseliny lipoteichoové se řídí podobným vzorcem, který umožňuje největší variabilitu opakování, i když sada použitých enzymů je odlišná, alespoň v případě typu I LTA. Opakování je ukotveno na membráně pomocí (di) glukosyl-diacylglycerolu (Glc(2)DAG) kotva. Typ IV LTA od Streptococcus pneumoniae představuje speciální případ, kdy se oba typy protínají: poté, co je ocas syntetizován s undekapenylfosfátem (C55-P) střední "hlava", odlišná Rodina TagU / LCP (LytR-CpsA-Psr) enzymy jej buď připojí ke zdi, aby vytvořil WTA, nebo ke kotvě GlcDAG.[5]

Funkce

Hlavní funkcí teichoových kyselin je poskytnout pružnost buněčné stěně přitahováním aniontů, jako je vápník a draslík. Teichoové kyseliny mohou být nahrazeny Dzbytky esteru alaninu,[6] nebo D-glukosamin,[7] dávat molekulu zwitterionický vlastnosti.[8] Tyto kyseliny zwitteriontové teichoové jsou podezřelými ligandy mýtné receptory 2 a 4. Kyseliny teichoové také pomáhají při regulaci buněčného růstu omezením schopnosti autolysiny rozbít β (1-4) vazbu mezi N-acetylglukosamin a N-acetylmuramová kyselina.

Lipoteichoové kyseliny mohou také působit jako molekuly receptoru pro některé grampozitivní bakteriofágy; toto však dosud nebylo přesvědčivě podporováno.[9]Je to kyselý polymer a přispívá záporným nábojem k buněčné stěně.

Biosyntéza

WTA a typ IV LTA

Enzymy podílející se na biosyntéze WTA byly pojmenovány: TarO, TarA, TarB, TarF, TarK a TarL. Jejich role jsou:[3]

  • TarO (O34753, ES 2.7.8.33 ) zahájí proces připojením GlcNAc k bifosfo-undekacaprenylu (bactoprenylu) ve vnitřní membráně.
  • TarA (P27620, ES 2.4.1.187 ) připojuje ManNAc k UDP-GlcNac tvořenému TarO prostřednictvím β- (1,4) vazby.
  • TarB (P27621, ES 2.7.8.44 ) připojuje jediný glycerol-3-fosfát k hydroxylové skupině C4 ManNAc.
  • TarF (P13485, ES 2.7.8.12 ) připojuje více glycerol-3-fosfátových jednotek k glycerolovému konci. U bakterií produkujících tagy je to poslední krok (dlouhý ocas glycerolu). Jinak přidá pouze jednu jednotku.
  • TarK (Q8RKJ1, ES 2.7.8.46 ) připojuje počáteční ribitol-5-fosfátovou jednotku. Je to nutné v Bacillus subtilis W23 pro výrobu dehtu, ale S. aureus má obě funkce ve stejném enzymu TarL / K.
  • TarL (Q8RKJ2, ES 2.7.8.47 ) konstruuje dlouhý ocas ribitol-5-fosfátu.

Po syntéze se Transportéry kazet s vazbou ATP (ATPáza transportující kyselinu teichoovou ) TarGH (P42953, P42954) převrátit cytoplazmatický komplex na vnější povrch vnitřní membrány. Redundantní enzymy TagTUV spojují tento produkt s buněčnou stěnou.[4] Enzymy TarI (Q8RKI9) a TarJ (Q8RKJ0) jsou zodpovědní za produkci substrátů, které vedou k polymernímu konci. Mnoho z těchto proteinů je umístěno v konzervovaném genovém klastru.[3]

Později (2013) studie identifikovaly několik dalších enzymů, které připojují jedinečné cukry k opakovacím jednotkám WTA. Byla nalezena sada enzymů a transportérů s názvem DltABCE, která přidává alaniny jak ke stěně, tak k lipo-teichoovým kyselinám.[4]

Všimněte si, že skupina genů se v názvu místo „Tar“ (ribitol kyseliny teichoové) jmenuje „Tag“ (glycerol kyseliny teichoové). B. subtilis 168, který postrádá enzymy TarK / TarL. TarB / F / L / K mají navzájem určité podobnosti a patří do stejné rodiny (InterPro: IPR007554 ).[3] Vzhledem k roli B. subtilis jako hlavní modelový kmen jsou některé propojené položky UniProt ve skutečnosti ortologem „Tag“, protože jsou lépe anotovány. „Hledání podobnosti“ lze použít pro přístup ke genům produkujícím Tar B. substilis W23 (BACPZ).

Jako antibiotikum drogový cíl

Toto bylo navrženo v roce 2004.[3] Další revize v roce 2013 poskytla konkrétnější části cest, jak inhibovat dané novější znalosti.[4]

Viz také

Reference

  1. ^ τεῖχος. Liddell, Henry George; Scott, Robert; Řecko-anglický lexikon na Projekt Perseus
  2. ^ Teichoová + kyseliny v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
  3. ^ A b C d E F Swoboda JG, Campbell J, Meredith TC, Walker S (leden 2010). "Funkce kyseliny teichoové, biosyntéza a inhibice". ChemBioChem. 11 (1): 35–45. doi:10.1002 / cbic.200900557. PMC  2798926. PMID  19899094.
  4. ^ A b C d Brown S, Santa Maria JP, Walker S (8. září 2013). "Wall teichoic kyseliny gram-pozitivních bakterií". Výroční přehled mikrobiologie. 67 (1): 313–36. doi:10.1146 / annurev-micro-092412-155620. PMC  3883102. PMID  24024634.
  5. ^ Percy MG, Gründling A (8. září 2014). „Syntéza a funkce kyseliny lipoteichoové v grampozitivních bakteriích“. Výroční přehled mikrobiologie. 68 (1): 81–100. doi:10.1146 / annurev-micro-091213-112949. PMID  24819367.
  6. ^ Knox KW, Wicken AJ (červen 1973). "Imunologické vlastnosti teichoových kyselin". Bakteriologické recenze. 37 (2): 215–57. PMC  413812. PMID  4578758.
  7. ^ Cot M, Ray A, Gilleron M, Vercellone A, Larrouy-Maumus G, Armau E a kol. (Říjen 2011). "Kyselina lipoteichoová v Streptomyces hygroscopicus: strukturální model a imunomodulační aktivity". PLOS ONE. 6 (10): e26316. doi:10.1371 / journal.pone.0026316. PMC  3196553. PMID  22028855.
  8. ^ Garimella R, Halye JL, Harrison W, Klebba PE, Rice CV (říjen 2009). „Konformace zwitterionu fosfátového D-alaninu v bakteriální kyselině teichoové ze spektroskopie nukleární magnetické rezonance“. Biochemie. 48 (39): 9242–9. doi:10.1021 / bi900503k. PMC  4196936. PMID  19746945.
  9. ^ Räisänen L, Draing C, Pfitzenmaier M, Schubert K, Jaakonsaari T, von Aulock S, Hartung T, Alatossava T (červen 2007). „Molekulární interakce mezi kyselinami lipoteichoovými a fágy Lactobacillus delbrueckii závisí na substituci D-alanylu a alfa-glukózy poly (glycerofosfátovými) kostry“. Journal of Bacteriology. 189 (11): 4135–40. doi:10.1128 / JB.00078-07. PMC  1913418. PMID  17416656.

externí odkazy