Псевдопептидогликан
Псевдопептидогликан (также известный как псевдомуреин ; [ 2 ] PPG (далее) является основным компонентом клеточной стенки некоторых архей , который отличается от бактериального пептидогликана по химической структуре, но напоминает бактериальный пептидогликан по функциям и физической структуре. Псевдопептидогликан, как правило, присутствует только у некоторых метаногенных архей . Основными компонентами являются N -ацетилглюкозамин и N -ацетилталозаминуроновая кислота (бактериальный пептидогликан, содержащий вместо него N -ацетилмурамовую кислоту ), которые связаны β-1,3-гликозидными связями. [ 3 ]
Лизоцим , защитный механизм хозяина , присутствующий в выделениях человека (например, слюне и слезах), разрывает β-1,4-гликозидные связи, разрушая пептидогликан. Однако, поскольку псевдопептидогликан имеет β-1,3-гликозидные связи, лизоцим неэффективен. Из-за этих больших различий в химии клеточных стенок считалось, что клеточные стенки архей и бактериальных клеточных стенок не произошли от общего предка , а являются лишь результатом конвергентной эволюции . [ 4 ] но недавние структурные исследования выявили более глубокую гомологию . [ 1 ]
У архей не известны ферменты, расщепляющие β-1,3-гликозидные связи в псевдопептидогликане, но он может расщепляться псевдомуреиновой эндоизопептидазой, кодируемой двумя профагами . [ 5 ] Эндоизопептидазы псевдомуреина действуют путем расщепления пептидных связей между соседними нитями псевдопептидогликана.
Структура
[ редактировать ]Псевдопептидогликан состоит из двух сахаров: N -ацетилглюкозамина и N -ацетилталозаминуроновой кислоты. Эти сахара состоят из разных аминокислот , а пептидные поперечные связи внутри псевдопептидогликана образуются из разных аминокислот. Пептидная связь образуется между лизином N - ацетилталозаминуроновой кислоты и глутамином параллельной N -ацетилталозаминуроновой кислоты. [ 6 ] Псевдопептидогликан, как и пептидогликан у бактерий, образует сетчатый слой снаружи плазматической мембраны архей.
Функция
[ редактировать ]Лишь у некоторых метаногенных архей клеточные стенки состоят из псевдопептидогликана. Этот компонент действует так же, как пептидогликан в бактериальной клетке. [ 7 ] Псевдопептидогликан используется архейной клеткой для определения ее формы и обеспечения структуры клетки. Он также используется для защиты клетки от нежелательных молекул или всего вредного в окружающей среде.
Биосинтез
[ редактировать ]PPG продуцируется ферментами двух кластеров генов. Недавние исследования пептид-лигаз неожиданно показали их общее происхождение с синтезом муреина. Теперь известно, что этот путь включает ортологичные бактериям CarB, MurC /D (пептидная лигаза), MurG , MraY , UppP , UppS и флиппазу, предположительно выполняющие аналогичную функцию, а также два новых, но консервативных трансмембранных белка. GlmM и GlmU , которые продуцируют UDP-GlcNAc в бактериях, также присутствуют вместе с фосфоглюкомутазой (PGM). У половины видов также есть MurT и GatD, которые, как известно, производят модификации клеточной стенки у бактерий. Ортологичных сшивающих ферментов не обнаружено. Примечательно, что «образование дисахаридной части мономера гликопептида происходит до переноса на мембранный белок с помощью MraY», а не после этого у бактерий. Для объединения этой информации в единый путь потребуется дальнейшая работа. [ 1 ]
Влияние различных бактериальных препаратов на псевдопептидогликан
[ редактировать ]Лизоцим
[ редактировать ]Лизоцим — это естественный защитный механизм человека, способный расщеплять пептидогликан в бактериальных клетках. Он разрушает пептидогликан, воздействуя на β-1,4-гликозидные связи, которые соединяют чередующиеся аминосахара , из которых он состоит. [ 8 ] Эта деградация гликозидных связей внутри пептидогликана приводит к разделению сахаров и ингибированию структурной целостности пептидогликана и бактерий.
Однако псевдопептидогликан состоит из другого кислого аминосахара — N-ацетилталозаминуроновой кислоты. Это различие является причиной того, что он имеет β-1,3-гликозидные связи (в отличие от β-1,4-гликозидных связей у бактерий). [ 3 ] Лизоцимы нацелены на связь пептидогликана и без этого становятся неэффективными против псевдопептидогликана.
Пенициллин
[ редактировать ]Пенициллин представляет собой группу антибиотиков , которые эффективны против многих бактериальных инфекций . Он атакует бактерии, нацеливаясь и ингибируя транспептидазу , которая катализирует сшивание аминосахаров в пептидогликане. [ 9 ] Однако псевдопептидогликан содержит разные аминосахара, поэтому используется другой катализирующий фермент. Различные аминокислоты приводят к тому, что антибиотики, воздействующие на клеточные стенки, такие как пенициллин, становятся неэффективными против псевдопептидогликана. [ 6 ]
Таксономическое распространение
[ редактировать ]ППГ встречается в архейных отрядах Methanobacteriales и Methanopyrales . [ 1 ] Некоторые роды этих отрядов:
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Субеди, Бишва П; Мартин, Уильям Ф; Карбоне, Винченцо; Дуин, Эдуард С; Кронин, Брайан; Заутер, Джулия; Шофилд, Линли Р.; Сазерленд-Смит, Эндрю Дж; Ронимус, Рон С. (7 сентября 2021 г.). «Биосинтез клеточной стенки архейного псевдомуреина и бактериального муреина имеет общее эволюционное происхождение» . ФЭМС Микробы . 2 : xtab012. doi : 10.1093/femsmc/xtab012 . ПМЦ 10117817 . ПМИД 37334239 .
- ^ Уайт, Дэвид. (1995) Физиология и биохимия прокариотов , страницы 6, 12-21. (Оксфорд: Издательство Оксфордского университета). ISBN 0-19-508439-X .
- ^ Перейти обратно: а б Альберс, Соня; Эйхлер, Джерри; Эби, Маркус (2015), Варки, Аджит; Каммингс, Ричард Д.; Эско, Джеффри Д.; Стэнли, Памела (ред.), «Архея» , «Основы гликобиологии » (3-е изд.), Колд-Спринг-Харбор (Нью-Йорк): Лабораторное издательство Колд-Спринг-Харбор, doi : 10.1101/гликобиология.3e.022 (неактивно 31 января 2024 г.), PMID 28876866 , получено 19 апреля 2021 г.
{{citation}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка ) - ^ Висвесваран, Ганеш Рам Р.; Дейкстра, Бауке В.; Кок, Ян (2011). «Муреиновые и псевдомуреиновые домены, связывающие клеточную стенку бактерий и архей — сравнительный взгляд» . Прикладная микробиология и биотехнология . 92 (5): 921–928. дои : 10.1007/s00253-011-3637-0 . ISSN 0175-7598 . ПМК 3210951 . ПМИД 22012341 .
- ^ Висвесваран, Ганеш Рам Р.; Дейкстра, Бауке В.; Кок, Ян (2010). «Две основные архейные псевдомуреиновые эндоизопептидазы: PeiW и PeiP» . Архея . 2010 : 480492. doi : 10.1155/2010/480492 . ПМЦ 2989375 . ПМИД 21113291 .
- ^ Перейти обратно: а б Слончевски, Джоан, Уоткинс, Джон, Фостер; Слончевски, Джоан (2009). Микробиология: развивающаяся наука .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) [ нужен лучший источник ] - ^ «Пептидогликан против псевдопептидогликана | Легкий урок биологии» . www.easybiologyclass.com . 19 мая 2017 г. Проверено 06 мая 2021 г.
- ^ Примо, Эмилиано Д.; Отеро, Лисандро Х.; Руис, Франциско; Клинке, Себастьян; Джордано, Уолтер (2018). «Разрушительное воздействие лизоцима на клеточную стенку бактерий, исследованное с помощью структурных исследований in silico» . Образование в области биохимии и молекулярной биологии . 46 (1): 83–90. дои : 10.1002/bmb.21092 . hdl : 11336/90845 . ISSN 1539-3429 . ПМИД 29131507 .
- ^ Йокум, РР; Расмуссен-младший; Строминджер, Дж. Л. (10 мая 1980 г.). «Механизм действия пенициллина. Пенициллин ацилирует активный центр D-аланинкарбоксипептидазы Bacillus stearothermophilus» . Журнал биологической химии . 255 (9): 3977–3986. дои : 10.1016/S0021-9258(19)85621-1 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 7372662 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Польшредер, Мехтильд; Пфайффер, Фридхельм; Шульце, Стефан; Халим, Мохд Фарид Абдул (1 сентября 2018 г.). «Биогенез поверхности архейных клеток» . Обзоры микробиологии FEMS . 42 (5): 694–717. дои : 10.1093/femsre/fuy027 . ПМК 6098224 . ПМИД 29912330 .