Тейхоевые кислоты ( ср греческого τεῖχος, teīkhos , «стена», чтобы быть конкретной крепостной стеной, в отличии от τοῖχος, toīkhos , регулярная стена) [1] являются бактериальными сополимерами [2] из глицерофосфат или рибет фосфат и углеводы связаны через фосфодиэфирные связи .
Тейхоевые кислоты находятся в клеточной стенке большинства грамположительных бактерий, таких как виды из родов Staphylococcus , Streptococcus , Bacillus , Clostridium , Corynebacterium и Listeria , и, по-видимому, распространяются на поверхность пептидогликанового слоя. Они могут быть ковалентны связан с N -acetylmuramic кислоты или терминалом D - аланин в тетрапептиде сшивании между N единицами -acetylmuramic кислоты пептидогликан слоем, или же они могут быть закреплены в цитоплазматической мембране с липидным якорем.
Тейхоевые кислоты, которые прикреплены к липидной мембране, называются липотейхоевыми кислотами (LTA), тогда как тейхоевые кислоты, ковалентно связанные с пептидогликаном, называются тейхоевыми кислотами стенки (WTA). [3]
Состав
Наиболее распространенной структурой тейхоевых кислот Уолла является дисахарид ManNAc (β1 → 4) GlcNAc с одним-тремя глицеринфосфатами, присоединенными к C4-гидроксилу остатка ManNAc, за которым следует длинная цепь из глицерин- или рибитолфосфатных повторов. [3] Вариации происходят в хвосте длинной цепи, который обычно включает сахарные субъединицы, прикрепленные к трем сторонам или к телу повторов. По состоянию на 2013 год было названо четыре типа повторов WTA [4].
Липотейхоевые кислоты следуют схожей схеме внесения большей части изменений в повторы, хотя набор используемых ферментов отличается, по крайней мере, в случае LTA типа I. Повторы закрепляются на мембране через якорь (ди) глюкозилдиацилглицерин (Glc (2) DAG). Тип IV LTA из Пневмококка представляет собой особый случай , когда оба типа пересекается: после того, как хвост синтезируются с undecaprenyl фосфатом (С 55 -P) промежуточные «головы», по- разному Tagu / ЖКП (LytR-CPSA-PSR) Семейством ферментами либо атташе его к стене, чтобы сформировать WTA или к якорю GlcDAG. [5]
Функция
Основная функция тейхоевых кислот - обеспечивать гибкость клеточной стенки за счет привлечения катионов, таких как кальций и калий. Тейхоевые кислоты могут быть замещены D остатками аланина сложных эфиров, [6] или D - глюкозамин , [7] дают молекулы цвиттерионный свойствам. [8] Предполагается, что эти цвиттерионные тейхоевые кислоты являются лигандами толл-подобных рецепторов 2 и 4. Тейхоевые кислоты также помогают регулировать рост клеток, ограничивая способность автолизинов разрывать связь β (1-4) между N- ацетилглюкозамином. и N- ацетилмурамовая кислота.
Липотейхоевые кислоты могут также действовать как рецепторные молекулы для некоторых грамположительных бактериофагов; однако это еще не получило окончательной поддержки. [9] Это кислый полимер, который вносит отрицательный заряд в клеточную стенку.
Биосинтез
WTA и LTA типа IV
Ферменты, участвующие в биосинтезе WTA, были названы: TarO, TarA, TarB, TarF, TarK и TarL. Их роли: [3]
- TarO ( O34753 , EC 2.7.8.33 ) запускает процесс, соединяя GlcNAc с бифосфо-ундекапренилом (бактопренилом) во внутренней мембране.
- TarA ( P27620 , EC 2.4.1.187 ) соединяет ManNAc с UDP-GlcNac, образованным TarO, через связь β- (1,4).
- TarB ( P27621 , EC 2.7.8.44 ) соединяет единственный глицерин-3-фосфат с C4-гидроксилом ManNAc.
- TarF ( P13485 , EC 2.7.8.12 ) связывает больше глицерин-3-фосфатных единиц с глицериновым хвостом. У бактерий, продуцирующих метки, это последний этап (длинный глицериновый хвост). В противном случае он добавляет только одну единицу.
- TarK ( Q8RKJ1 , EC 2.7.8.46 ) связывает исходное рибитол-5-фосфатное звено. Он необходим Bacillus subtilis W23 для производства смол , но S. aureus выполняет обе функции в одном и том же ферменте TarL / K.
- TarL ( Q8RKJ2 , EC 2.7.8.47 ) конструирует длинный рибитол-5-фосфатный хвост.
После синтеза АТФ-связывающие кассетные транспортеры ( АТФаза, транспортирующая тейхоевую кислоту ) TarGH ( P42953 , P42954 ) переворачивают цитоплазматический комплекс на внешнюю поверхность внутренней мембраны. Избыточные ферменты TagTUV связывают этот продукт с клеточной стенкой. [4] Ферменты TarI ( Q8RKI9 ) и TarJ ( Q8RKJ0 ) отвечают за производство субстратов, ведущих к полимерному хвосту. Многие из этих белков расположены в кластере консервативных генов. [3]
Позднее (2013 г.) исследования идентифицировали еще несколько ферментов, которые присоединяют уникальные сахара к повторяющимся единицам WTA. Был обнаружен набор ферментов и транспортеров под названием DltABCE, который добавляет аланины как к стенке, так и к липотейхоевой кислоте. [4]
Обратите внимание, что набор генов назван «Tag» (глицерин тейхоевой кислоты) вместо «Tar» (рибитол тейхоевой кислоты) в B. subtilis 168, в котором отсутствуют ферменты TarK / TarL. TarB / F / L / K все имеют некоторое сходство друг с другом и принадлежат к одному семейству ( InterPro : IPR007554 ). [3] Из-за роли B. subtilis в качестве основного модельного штамма, некоторые связанные записи UniProt фактически являются ортологом «Tag», поскольку они лучше аннотированы. «Поиск сходства» можно использовать для доступа к генам продуцирующего Tar B. substilis W23 (BACPZ).
В качестве мишени для антибиотиков
Это было предложено в 2004 году. [3] Дальнейший обзор в 2013 году дал более конкретные части путей ингибирования с учетом новых знаний. [4]
Смотрите также
- Липотейхоевая кислота - главная составная часть клеточной стенки из грамположительных бактерий
- Сэр Джеймс Баддили
Рекомендации
- ^ τεῖχος . Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте " Персей"
- ^ Тейхоевая + кислоты в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)
- ^ Б с д е е Swoboda JG, Campbell, J Meredith TC, Walker S (январь 2010). «Стеновая функция тейхоевой кислоты, биосинтез и ингибирование» . ChemBioChem . 11 (1): 35–45. DOI : 10.1002 / cbic.200900557 . PMC 2798926 . PMID 19899094 .
- ^ а б в г Браун С., Санта-Мария Дж. П., Уокер С. (8 сентября 2013 г.). «Стеновые тейхоевые кислоты грамположительных бактерий» . Ежегодный обзор микробиологии . 67 (1): 313–36. DOI : 10.1146 / annurev-micro-092412-155620 . PMC 3883102 . PMID 24024634 .
- ^ Перси М.Г., Грюндлинг А. (8 сентября 2014 г.). «Синтез и функция липотейхоевой кислоты у грамположительных бактерий» . Ежегодный обзор микробиологии . 68 (1): 81–100. DOI : 10.1146 / annurev-micro-091213-112949 . PMID 24819367 .
- ^ Нокс К.В., Викен А.Дж. (июнь 1973 г.). «Иммунологические свойства тейхоевых кислот» . Бактериологические обзоры . 37 (2): 215–57. PMC 413812 . PMID 4578758 .
- ^ Cot M, Ray A, Gilleron M, Vercellone A, Larrouy-Maumus G, Armau E, et al. (Октябрь 2011 г.). «Липотейхоевая кислота Streptomyces hygroscopicus: структурная модель и иммуномодулирующая активность» . PLOS ONE . 6 (10): e26316. DOI : 10.1371 / journal.pone.0026316 . PMC 3196553 . PMID 22028855 .
- ^ Гаримелла Р., Хали Дж. Л., Харрисон В., Клебба П. Е., резюме Райса (октябрь 2009 г.). «Конформация цвиттер-иона фосфата D-аланина в бактериальной тейхоевой кислоте из спектроскопии ядерного магнитного резонанса» . Биохимия . 48 (39): 9242–9. DOI : 10.1021 / bi900503k . PMC 4196936 . PMID 19746945 .
- ^ Райсанен Л., Дрэнг К., Пфитценмайер М., Шуберт К., Яаконсаари Т., фон Аулок С., Хартунг Т., Алатосава Т. (июнь 2007 г.). «Молекулярное взаимодействие между липотейхоевыми кислотами и фагами Lactobacillus delbrueckii зависит от D-аланила и замещения альфа-глюкозой поли (глицерофосфатных) скелетов» . Журнал бактериологии . 189 (11): 4135–40. DOI : 10.1128 / JB.00078-07 . PMC 1913418 . PMID 17416656 .
Внешние ссылки
- Биоинформатические сопоставления (см. Также записи ЕС):
- UniProt: WTA KW-0777 , путь: 547,789 ( биосинтез поли (глюкопиранозил-N-ацетилгалактозамин-1-фосфат) тейхоевой кислоты), путь: 547,827 ( биосинтез поли (глицеринфосфата) тейхоевой кислоты), путь: 547,790 (поли (поли) фосфат техоевой кислоты ) кислотный биосинтез)
- UniProt: путь LTA : 547,556 (биосинтез липотейхоевой кислоты)
- генная онтология : GO: 0019350