Псевдопептидогликан
Схема структуры, показывающая сахарные единицы и пептидный стержень 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] далее ППГ) является основным компонентом клеточной стенки некоторых архей , который отличается от бактериального пептидогликана по химической структуре, но напоминает бактериальный пептидогликан по функции и физической структуре. Псевдопептидогликан, в общем, присутствует только в нескольких метаногенных археях . Основными компонентами являются N -ацетилглюкозамин и N -ацетилталозаминуроновая кислота (бактериальный пептидогликан, содержащий вместо этого N -ацетилмурамовую кислоту ), которые связаны β-1,3-гликозидными связями. [3]

Лизоцим , защитный механизм хозяина , присутствующий в человеческих выделениях (например, слюне и слезах), разрушает β-1,4-гликозидные связи, чтобы разрушить пептидогликан. Однако, поскольку псевдопептидогликан имеет β-1,3-гликозидные связи, лизоцим неэффективен. Из-за этих больших различий в химии клеточной стенки считалось, что стенки архейных клеток и стенки бактериальных клеток не произошли от общего предка , а являются лишь результатом конвергентной эволюции , [4] но недавние структурные исследования выявили более глубокую гомологию . [1]

Неизвестны архейные ферменты, которые расщепляют β-1,3-гликозидные связи в псевдопептидогликане, но он может быть разрушен псевдомуреинэндоизопептидазой, кодируемой двумя профагами . [5] Псевдомуреинэндоизопептидазы функционируют, расщепляя пептидные связи между соседними цепями псевдопептидогликана.

Структура

Псевдопептидогликан состоит из двух сахаров, N -ацетилглюкозамина и N -ацетилталозаминуроновой кислоты. Эти сахара состоят из разных аминокислот , а пептидные сшивки внутри псевдопептидогликана образованы разными аминокислотами. 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

Только у немногих метаногенных архей клеточные стенки состоят из псевдопептидогликана. Этот компонент функционирует во многом подобно пептидогликану 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 чего-либо вредного в ее окружающей среде.

Биосинтез

PPG производится ферментами двух кластеров генов. Недавние исследования пептидных лигаз неожиданно показали 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, и два новых, но консервативных трансмембранных белка. GlmM и GlmU , которые производят UDP-GlcNAc в бактериях, также присутствуют с фосфоглюкомутазой (PGM). Половина видов также имеют MurT и GatD, которые, как известно, выполняют модификации клеточной стенки у бактерий. Ортологичных сшивающих ферментов не выявлено. В частности, «образование дисахаридной части гликопептидного мономера происходит до переноса на мембранный белок посредством MraY», в отличие от переноса после у бактерий. Потребуется дополнительная работа, чтобы связать эту информацию в связный путь. [1]

Влияние различных бактериальных препаратов на псевдопептидогликан

Лизоцим

Лизоцим — это естественный защитный механизм человека, который способен разрушать 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, который является N-ацетилталозаминуроновой кислотой. 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 — это группа антибиотиков , которые эффективны против многих бактериальных инфекций . Он атакует бактерии, нацеливаясь и ингибируя транспептидазу , которая катализирует сшивание аминосахаров в пептидогликане. [9] Однако псевдопептидогликан содержит другие аминосахара, и поэтому используется другой фермент катализа. Различные аминокислоты приводят к тому, что антибиотики, которые нацелены на клеточные стенки, такие как пенициллин, неэффективны против псевдопептидогликана. [6]

Таксономическое распределение

PPG обнаружен в архейных порядках Methanobacteriales и Methanopyrales . [1] Некоторые роды в этих порядках:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Subedi, Bishwa P; Martin, William F; Carbone, Vincenzo; Duin, Eduardus C; Cronin, Bryan; Sauter, Julia; Schofield, Linley R; Sutherland-Smith, Andrew J; Ronimus, Ron S (7 сентября 2021 г.). «Биосинтез клеточной стенки архейного псевдомуреина и бактериального муреина имеет общее эволюционное происхождение». FEMS Microbes . 2 : xtab012. doi : 10.1093/femsmc/xtab012 . PMC  10117817 . PMID  37334239.
  2. ^ Уайт, Дэвид. (1995) Физиология и биохимия прокариот , страницы 6, 12-21. (Оксфорд: Oxford University Press). ISBN 0-19-508439-X . 
  3. ^ ab Albers, Sonja; Eichler, Jerry; Aebi, Markus (2015), Varki, Ajit; Cummings, Richard D.; Esko, Jeffrey D.; Stanley, Pamela (ред.), "Archaea", Essentials of Glycobiology (3-е изд.), Cold Spring Harbor (NY): Cold Spring Harbor Laboratory Press, doi : 10.1101/glycobiology.3e.022 (неактивен 1 ноября 2024 г.), PMID  28876866 , получено 19 апреля 2021 г.{{citation}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )
  4. ^ Visweswaran, Ganesh Ram R.; Dijkstra, Bauke W.; Kok, Jan (2011). «Домены связывания клеточной стенки муреина и псевдомуреина бактерий и архей — сравнительный обзор». Applied Microbiology and Biotechnology . 92 (5): 921–928. doi :10.1007/s00253-011-3637-0. ISSN  0175-7598. PMC 3210951. PMID 22012341  . 
  5. ^ Visweswaran, Ganesh Ram R.; Dijkstra, Bauke W.; Kok, Jan (2010). "Две основные архейные псевдоуреиновые эндоизопептидазы: PeiW и PeiP". Archaea . 2010 : 480492. doi : 10.1155/2010/480492 . PMC 2989375 . PMID  21113291. 
  6. ^ ab Слончевски, Джоан, Уоткинс, Джон, Фостер.; Слончевски, Джоан (2009). Микробиология: развивающаяся наука.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )[ нужен лучший источник ]
  7. ^ "Пептидогликаны против псевдопептидогликана | Легкий курс биологии". www.easybiologyclass.com . 2017-05-19 . Получено 2021-05-06 .
  8. ^ Primo, Emiliano D.; Otero, Lisandro H.; Ruiz, Francisco; Klinke, Sebastián; Giordano, Walter (2018). «Разрушительное действие лизоцима на клеточную стенку бактерий, исследованное с помощью структурного анализа in-silico». Biochemistry and Molecular Biology Education . 46 (1): 83–90. doi : 10.1002/bmb.21092 . hdl : 11336/90845 . ISSN  1539-3429. PMID  29131507.
  9. ^ Yocum, RR; Rasmussen, JR; Strominger, JL (1980-05-10). «Механизм действия пенициллина. Пенициллин ацилирует активный сайт D-аланинкарбоксипептидазы Bacillus stearothermophilus». Журнал биологической химии . 255 (9): 3977–3986. doi : 10.1016/S0021-9258(19)85621-1 . ISSN  0021-9258. PMID  7372662.

Дальнейшее чтение

  • 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.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Псевдопептидогликан&oldid=1254958610"