Тейхоевая кислота

Тейхоевые кислоты ( ср. греческое τεῖχος, teikhos , «стена», а точнее крепостная стена, в отличие от τοῖχος, toīkhos , обычная стена) ^{[ 1 ]} представляют собой бактериальные сополимеры ^{[ 2 ]} глицеринфосфата связанных или рибитфосфата и углеводов, фосфодиэфирными связями .

Тейхоевые кислоты обнаруживаются в клеточной стенке большинства грамположительных бактерий, таких как виды родов Staphylococcus , Streptococcus , Bacillus , Clostridium , Corynebacterium и Listeria , и, по-видимому, распространяются на поверхность слоя пептидогликана . Они могут быть ковалентно связаны с N -ацетилмурамовой кислотой или концевым D - аланином в тетрапептидной сшивке между звеньями N -ацетилмурамовой кислоты слоя пептидогликана или закрепляться в цитоплазматической мембране с помощью липидного якоря. Химический сигнал тейхоевой кислоты — CH17P4O29NOH.

Тейхоевые кислоты, прикрепленные к липидной мембране, называются липотейхоевыми кислотами (LTA), тогда как тейхоевые кислоты, ковалентно связанные с пептидогликаном, называются стеночными тейхоевыми кислотами (WTA). ^{[ 3 ]}

Структура

Наиболее распространенной структурой тейхоевых кислот Wall является дисахарид ManNAc(β1→4)GlcNAc с одним-тремя глицеринфосфатами, присоединенными к гидроксилу C4 остатка ManNAc, за которым следует длинная цепь глицерин- или рибитфосфатных повторов. ^{[ 3 ]} Вариации имеют длинный хвост цепи, который обычно включает субъединицы сахара, прикрепленные к бокам или телу повторов. По состоянию на 2013 год названы четыре типа повторов WTA. ^{[ 4 ]}

Липотейхоевые кислоты следуют аналогичной схеме, внося большую часть вариаций в повторы, хотя набор используемых ферментов различен, по крайней мере, в случае LTA типа I. Повторы закрепляются на мембране с помощью якоря (ди)глюкозилдиацилглицерина (Glc ₍₂₎ DAG). LTA типа IV из Streptococcus pneumoniae представляет собой особый случай, когда оба типа пересекаются: после того, как хвост синтезируется с промежуточной «головкой» ундекапренилфосфата (C ₅₅ -P), либо прикрепляются различные семейства TagU/LCP (LytR-CpsA-Psr). ферменты его к стене, чтобы сформировать WTA, или к якорю GlcDAG. ^{[ 5 ]}

Функция

Основная функция тейхоевых кислот — обеспечение гибкости клеточной стенки за счет привлечения катионов, таких как кальций и калий. Тейхоевые кислоты могут быть заменены остатками сложного эфира D -аланина. ^{[ 6 ]} или D - глюкозамин , ^{[ 7 ]} придавая молекуле цвиттер-ионные свойства. ^{[ 8 ]} Эти цвиттерионовые тейхоевые кислоты предположительно являются лигандами toll-подобных рецепторов 2 и 4. Тейхоевые кислоты также помогают в регуляции роста клеток, ограничивая способность аутолизинов разрывать β(1-4) связь 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 кислотный полимер, который придает отрицательный заряд клеточной стенке.

Биосинтез

WTA и LTA типа IV

Ферменты, участвующие в биосинтезе WTA, получили названия: 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 один глицерин-3-фосфат с гидроксилом C4 ManNAc.
TarF ( P13485 , EC 2.7.8.12 ) соединяет 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 ) соединяет исходное рибитол-5-фосфатное звено. Он необходим Bacillus subtilis W23 для производства смолы, но S. aureus выполняет обе функции в одном и том же ферменте TarL/K.
TarL ( Q8RKJ2 , EC 2.7.8.47 ) строит длинный рибит-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 ) ответственны за производство субстратов, которые приводят к образованию полимерного хвоста. Многие из этих белков расположены в консервативном кластере генов. ^{[ 3 ]}

Позже (2013 г.) исследования выявили еще несколько ферментов, которые присоединяют уникальные сахара к повторяющимся единицам WTA. Был обнаружен набор ферментов и переносчиков под названием DltABCE, который присоединяет аланины как к стеночным, так и к липотейхоевым кислотам. ^{[ 4 ]}

Обратите внимание, что набор генов назван «Tag» (глицерин тейхоевой кислоты) вместо «Tar» (рибит тейхоевой кислоты) у B. subtilis 168, у которого отсутствуют ферменты TarK/TarL. Все TarB/F/L/K имеют некоторое сходство друг с другом и принадлежат к одному семейству ( InterPro : IPR007554 ). ^{[ 3 ]} Из-за роли B. subtilis в качестве основного штамма модели некоторые связанные записи UniProt фактически являются ортологами «Тегов», поскольку они лучше аннотированы. «Поиск сходства» можно использовать для доступа к генам продуцирующего смолу B. substilis W23 (BACPZ).

В качестве для антибиотиков мишени

Это было предложено в 2004 году. ^{[ 3 ]} Дальнейший обзор, проведенный в 2013 году, выявил более конкретные части путей подавления с учетом новых знаний. ^{[ 4 ]}

См. также

Липотейхоевая кислота – основной компонент клеточной стенки грамположительных . бактерий
сэр Джеймс Бэддили

Ссылки

^ τεῖχος . Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте «Персей»
^ Тейхоевая + кислоты Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH).
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Свобода Дж.Г., Кэмпбелл Дж., Мередит Т.К., Уокер С. (январь 2010 г.). «Функция стеночной тейхоевой кислоты, биосинтез и ингибирование» . ХимБиоХим . 11 (1): 35–45. дои : 10.1002/cbic.200900557 . ПМЦ 2798926 . ПМИД 19899094 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Браун С., Санта-Мария Дж. П., Уокер С. (8 сентября 2013 г.). «Стеночные тейхоевые кислоты грамположительных бактерий» . Ежегодный обзор микробиологии . 67 (1): 313–36. doi : 10.1146/annurev-micro-092412-155620 . ПМЦ 3883102 . ПМИД 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 . ПМИД 24819367 . S2CID 8732547 .
^ Нокс К.В., Викен А.Дж. (июнь 1973 г.). «Иммунологические свойства тейхоевых кислот» . Бактериологические обзоры . 37 (2): 215–57. дои : 10.1128/бр.37.2.215-257.1973 . ПМК 413812 . ПМИД 4578758 .
^ Кот М., Рэй А., Жилерон М., Верселлоне А., Ларруи-Момус Г., Армау Э. и др. (октябрь 2011 г.). «Липотейхоевая кислота в Streptomyces hygroscopeus: структурная модель и иммуномодулирующая активность» . ПЛОС ОДИН . 6 (10): e26316. Бибкод : 2011PLoSO...626316C . дои : 10.1371/journal.pone.0026316 . ПМК 3196553 . ПМИД 22028855 .
^ Гаримелла Р., Хэйли Дж.Л., Харрисон В., Клебба П.Е., Райс К.В. (октябрь 2009 г.). «Конформация цвиттер-иона фосфата D-аланина в бактериальной тейхоевой кислоте по данным спектроскопии ядерного магнитного резонанса» . Биохимия . 48 (39): 9242–9. дои : 10.1021/bi900503k . ПМК 4196936 . ПМИД 19746945 .
^ Райсанен Л., Драйнг С., Пфиценмайер М., Шуберт К., Яаконсаари Т., фон Аулок С., Хартунг Т., Алатоссава Т. (июнь 2007 г.). «Молекулярное взаимодействие между липотейхоевыми кислотами и фагами Lactobacillus delbrueckii зависит от замены D-аланила и альфа-глюкозы в поли(глицерофосфатных) остовах» . Журнал бактериологии . 189 (11): 4135–40. дои : 10.1128/JB.00078-07 . ЧВК 1913418 . ПМИД 17416656 .

Внешние ссылки

Биоинформатические картирования (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(глицеринфосфат) тейхоевой кислоты), путь: 547.790 (поли(рибитолфосфат) тейхоевая кислота биосинтез кислоты)
- UniProt: путь LTA: 547,556 (биосинтез липотейхоевой кислоты)
- онтология гена : GO:0019350

[1] τεῖχος . Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте «Персей»

[2] Тейхоевая + кислоты Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH).

[Swoboda2010-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Свобода Дж.Г., Кэмпбелл Дж., Мередит Т.К., Уокер С. (январь 2010 г.). «Функция стеночной тейхоевой кислоты, биосинтез и ингибирование» . ХимБиоХим . 11 (1): 35–45. дои : 10.1002/cbic.200900557 . ПМЦ 2798926 . ПМИД 19899094 .

[pmid24024634-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Браун С., Санта-Мария Дж. П., Уокер С. (8 сентября 2013 г.). «Стеночные тейхоевые кислоты грамположительных бактерий» . Ежегодный обзор микробиологии . 67 (1): 313–36. doi : 10.1146/annurev-micro-092412-155620 . ПМЦ 3883102 . ПМИД 24024634 .

[pmid24819367-5] 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 . ПМИД 24819367 . S2CID 8732547 .

[6] Нокс К.В., Викен А.Дж. (июнь 1973 г.). «Иммунологические свойства тейхоевых кислот» . Бактериологические обзоры . 37 (2): 215–57. дои : 10.1128/бр.37.2.215-257.1973 . ПМК 413812 . ПМИД 4578758 .

[7] Кот М., Рэй А., Жилерон М., Верселлоне А., Ларруи-Момус Г., Армау Э. и др. (октябрь 2011 г.). «Липотейхоевая кислота в Streptomyces hygroscopeus: структурная модель и иммуномодулирующая активность» . ПЛОС ОДИН . 6 (10): e26316. Бибкод : 2011PLoSO...626316C . дои : 10.1371/journal.pone.0026316 . ПМК 3196553 . ПМИД 22028855 .

[8] Гаримелла Р., Хэйли Дж.Л., Харрисон В., Клебба П.Е., Райс К.В. (октябрь 2009 г.). «Конформация цвиттер-иона фосфата D-аланина в бактериальной тейхоевой кислоте по данным спектроскопии ядерного магнитного резонанса» . Биохимия . 48 (39): 9242–9. дои : 10.1021/bi900503k . ПМК 4196936 . ПМИД 19746945 .

[pmid17416656-9] Райсанен Л., Драйнг С., Пфиценмайер М., Шуберт К., Яаконсаари Т., фон Аулок С., Хартунг Т., Алатоссава Т. (июнь 2007 г.). «Молекулярное взаимодействие между липотейхоевыми кислотами и фагами Lactobacillus delbrueckii зависит от замены D-аланила и альфа-глюкозы в поли(глицерофосфатных) остовах» . Журнал бактериологии . 189 (11): 4135–40. дои : 10.1128/JB.00078-07 . ЧВК 1913418 . ПМИД 17416656 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

v т и Гликозиды
Bond	O-glycosidic bond N-glycosidic bond S-glycosidic bond C-glycosidic bond
Geometry	α-Glycoside β-Glycoside 1,4-Glycoside 1,6-Glycoside
Glycone	Fructoside Galactoside Glucoside Glucuronide Rhamnoside Riboside
Aglycone	Alcoholic glycoside Cardiac glycoside Bufadienolide Cardenolide Cyanogenic glycoside Glycosylamine Phenolic glycoside Anthraquinone glycoside Coumarin glycoside Flavonoid glycoside Saponin Steviol glycoside Thioglycoside