stringtranslate.com

Псевдопептидогликан

Схема структуры, показывающая сахарные единицы и пептидный стебель UDP-L-Glu-γ-L-Ala-ε-L-Lys-L-Ala. Дополнительный остаток глутаминовой кислоты, присоединенный к остатку L-Lys через γ-связь [1], не показан.

Псевдопептидогликан (также известный как псевдомуреин ; [2] PPG далее) представляет собой основной компонент 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.

Состав

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

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

PPG продуцируется ферментами двух кластеров генов. Недавние исследования пептид-лигаз неожиданно показали их общее происхождение с синтезом муреина. Сейчас 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

Лизоцим

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 в пептидогликане и без этого становятся неэффективными против псевдопептидогликана.

Пенициллин

Пенициллин представляет собой группу антибиотиков , эффективных против многих бактериальных инфекций . Он атакует бактерии, нацеливаясь и ингибируя транспептидазу , которая катализирует сшивание аминосахаров в пептидогликане. [9] Однако псевдопептидогликан содержит разные аминосахара, и 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

ППГ встречается в архейных порядках Methanobacteriales и Methanopyrales . [1] Некоторые роды этих отрядов:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd 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.
  2. ^ Уайт, Дэвид. (1995) Физиология и биохимия прокариотов , страницы 6, 12-21. (Оксфорд: Издательство Оксфордского университета). ISBN 0-19-508439-X . 
  3. ^ аб 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, номер документа : 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 )
  4. ^ 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. 
  5. ^ 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. 
  6. ^ аб Слончевски, Джоан, Уоткинс, Джон, Фостер.; Слончевски, Джоан (2009). Микробиология: развивающаяся наука.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )[ нужен лучший источник ]
  7. ^ «Пептидогликан против псевдопептидогликана | Легкий урок биологии» . www.easybiologyclass.com . 19 мая 2017 г. Проверено 06 мая 2021 г.
  8. ^ 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 . ISSN  1539-3429. ПМИД  29131507.
  9. ^ Йокум, Р.Р.; 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