Функције, структура и синтеза пептидогликана

Тхе пептидоглицан она је главна компонента ћелијског зида прокариота. То је велики полимер и састоји се од јединица Н-ацетилглукозамина и Н-ацетилмурамске киселине. Композиција пептидогликана је веома слична у свим групама прокариота.

Оно што варира је идентитет и учесталост аминокиселина које су усидрене у њој, формирајући тетрапептидни ланац. Машине укључене у синтезу пептидогликана је једна од најчешћих мета за већину антибиотика.

Индек

• 1 Функције
  • 1.1 Грам-позитивне бактерије
  • 1.2 Грам-негативне бактерије
• 2 Структура
• 3 Суммари
  • 3.1 Корак 1
  • 3.2 Корак 2
  • 3.3 Корак 3
  • 3.4 Корак 4
• 4 Референце

Функције

Пептидогликан је основни састојак бактеријске ћелијске стијенке. Његова главна улога је да одржава облик ћелије и одржава осмотску стабилност типичну за скоро све бактерије.

У зависности од структуре поменутог зида, прокариоти се могу класификовати као Грам позитивни и Грам негативни..

Прва група има у изобиљу концентрације пептидогликана у саставу своје ћелијске стијенке и стога је у стању да задржи боју по Граму. Најважније карактеристике пептидогликана у обе групе описане су у наставку:

Грам-позитивне бактерије

Зид Грам-позитивних бактерија је карактеристичан по томе што је густ и хомоген, састављен углавном од пептидогликана и великих количина теихојских киселина, глицерол полимера или рибитола везаних за фосфатне групе. У овим групама рибитола или глицерола везани су аминокиселински остаци, као што је д-аланин.

Теикоичне киселине могу бити везане за сам пептидогликан (преко ковалентне везе са Н-ацетилмурамичном киселином) или са плазматском мембраном. У овом другом случају се више не зову теихоичне киселине, већ постају липотехојске киселине.

Како теикоинске киселине имају негативан набој, генерални зидни набој Грам позитивних бактерија је негативан.

Грам негативне бактерије

Велике негативне бактерије показују структурно сложенији зид од грам позитивних бактерија. Састоје се од танког слоја пептидогликана праћеног спољашњом мембраном липидне природе (поред плазма мембране ћелије)..

Не поседују теихоичне киселине и најзаступљенији мембрански протеин је Браун липопротеин: мали протеин ковалентно везан за пептидогликан и уграђен у спољашњу мембрану хидрофобним делом.

Липополисахариди се налазе у спољној мембрани. То су велики, комплексни молекули формирани од липида и угљених хидрата, и састоје се од три дела: липида А, центра полисахарида и О антигена.

Структура

Пептидогликан је високо умрежени и међусобно повезани полимер, као и еластичан и порозан. Значајна је величина и састоји се од идентичних подјединица. Полимер има два деривата шећера: Н-ацетилглукозамин и Н-ацетилмураминску киселину.

Поред тога, садрже неколико типова аминокиселина, укључујући д-глутаминску киселину, д-аланин и мезо-диаминопимелну киселину. Ове аминокиселине нису исте као оне које сачињавају протеине, јер имају конформацију л-, а не д-.

Аминокиселине су одговорне за заштиту полимера од деловања пептидаза, ензима који разграђују протеине.

Структура је организована на следећи начин: јединице Н-ацетилглукозамина и Н-ацетилмурамске киселине се измјењују једна са другом, у карбоксилној групи групе Н-ацетилмурамичне киселине постоји везани ланац аминокиселина д- и л-.

Карбоксилна терминална група остатка д-аланина је везана за амино групу диаминопимелне киселине (ДАП), мада може постојати други тип моста на месту.

Синтхесис

Синтеза пептидогликана се одвија у цитоплазми ћелије и састоји се од четири корака, при чему се полимерне јединице које су везане за УДП преносе у липидну транспортну функцију која узима молекул у спољашњу ћелију. Полимеризација се овде дешава захваљујући ензимима који се налазе у том подручју.

Пептидогликан је полимер који се разликује од других структура по својој организацији у две димензије и захтева да јединице које га састављају буду повезане на одговарајући начин како би се постигла ова конформација.

Корак 1

Процес почиње унутар ћелије са конверзијом глукозома у Н-ацетилмурамицо, захваљујући ензимском процесу.

Затим се активира у хемијској реакцији која укључује реакцију са уридин трифосфатом (УТП). Овај корак доводи до стварања уридин дифосфат-Н-ацетилмурамске киселине.

Затим, састављање јединица уридин дифосфат-Н-ацетилмурамске киселине одвија се преко ензима.

Корак 2

Након тога, пентапептид дифосфат уридин-Н-ацетилурне киселине је повезан пирофосфатном везом са бактопренолом који се налази у плазма мембрани и долази до ослобађања уридин монофосфата (УМП). Бацтопренол делује као молекул носиоца.

Настаје додатак Н-ацетилглукозамина да би се добио дисахарид који ће довести до настанка пептидогликана. Овај процес се може мало модификовати код одређених бактерија.

На пример, у Стапхилоцоццус ауреус додавање пентаглицина (или других аминокиселина) се јавља на позицији 3 пептидног ланца. Ово се дешава са циљем повећања дужине умрежавања.

Корак 3

Након тога, бакеропренол је одговоран за пренос прекурсора Н-ацетилглукозамин-Н-ацетилмурамски дисахарид пептида ван, који се везују за полипептидни ланац захваљујући присуству ензима трансгликозилазе. Ови протеински катализатори користе пирофосфатну везу између дисахарида и бацтеропренола.

Корак 4

У региону близу плазма мембране, унакрсно повезивање (транспептидација) се одвија између пептидних ланаца, преко слободног амина који се налази у трећем положају аминокиселинског остатка или Н-терминуса пентаглицин ланца и д-аланина који се налази у четврти положај другог полипептидног ланца.

Умрежавање се одвија захваљујући присуству ензима транспептидазе, који се налазе у плазма мембрани.

Током раста организма, пептидогликан се може отворити у одређеним тачкама помоћу ензиматске машине ћелије и довести до уметања нових мономера.

Пошто је пептидогликан сличан мрежи, отварање у различитим тачкама не умањује значајну чврстоћу структуре.

Синтеза и деградација пептидогликана одвијају се константно и одређени ензими (као што је лизозим) су детерминанти у облику бактерије.

Када је бактерија у недостатку нутријената, синтеза пептидогликана се зауставља, узрокујући слабост структуре.

Референце

1. Алцамо, И. Е. (1996). Мицробиологи. Вилеи Публисхинг.
2. Мурраи, П.Р., Росентхал, К., & Пфаллер, М.А. (2017). Медицал мицробиологи. Елсевиер Хеалтх Сциенцес.
3. Пресцотт, Л. М. (2002). Микробиологија. Мц Грав-Хилл Фирми
4. Струтхерс, Ј.К., & Вестран, Р.П. (2005). Цлиницал бацтериологи. Массон.
5. Типас, А., Банзхаф, М., ван Сапароеа, Б.В.Д. Б., Верхеул, Ј., Бибои, Ј., Ницхолс, Р.Ј., ... & Бреукинк, Е. (2010). Регулација синтезе пептидогликана од протеина спољашње мембране. Целл, 143(7), 1097-1109.