กรดเทอิโคอิก


กรดเทอิโคอิก ( เทียบกับภาษากรีก τεῖχος, teīkhos , "กำแพง" โดยเฉพาะกำแพงป้อมปราการ ตรงข้ามกับ τοῖχος, toīkhos ซึ่ง เป็นกำแพงทั่วไป) [ 1 ]เป็นโคพอลิเมอร์ ของ แบคทีเรีย[ 2 ]ของกลีเซอรอลฟอสเฟตหรือไรบิทอลฟอสเฟตและคาร์โบไฮเดรตที่เชื่อมโยงกันผ่านพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์
กรดเทอิโคอิกพบได้ในผนังเซลล์ของ แบคทีเรีย แกรมบวก ส่วนใหญ่ เช่น สปีชีส์ในสกุลStaphylococcus , Streptococcus , Bacillus , Clostridium , CorynebacteriumและListeriaและดูเหมือนว่าจะยื่นออกไปที่พื้นผิวของ ชั้น เพปติโดไกลแคน กรดเหล่านี้สามารถเชื่อมต่อแบบโควาเลนต์กับกรดN -acetylmuramic หรือD - alanine ที่ปลายสุด ใน พันธะเชื่อมโยง เตตระเปปไทด์ระหว่าง หน่วยกรด N -acetylmuramic ของชั้นเพปติโดไกลแคน หรืออาจยึดติดอยู่กับเยื่อหุ้มไซโตพลาสมิกด้วยตัวยึดไขมัน
กรดเทอิโคอิกที่ยึดติดกับเยื่อไขมันเรียกว่ากรดไลโปเทอิโคอิก (LTA) ในขณะที่กรดเทอิโคอิกที่ยึดติดกับเพปติโดไกลแคนด้วยพันธะโควาเลนต์เรียกว่ากรดเทอิโคอิกผนัง (WTA) [ 3 ]
โครงสร้าง
โครงสร้างที่พบได้บ่อยที่สุดของกรดวอลล์เทโคอิกคือไดแซ็กคาไรด์ ManNAc(β1→4)GlcNAc ที่มีฟอสเฟตกลีเซอรอลหนึ่งถึงสามตัวติดอยู่กับไฮดรอกซิล C4 ของสารตกค้าง ManNAc ตามด้วยโซ่ยาวของฟอสเฟตกลีเซอรอลหรือไรบิทอลซ้ำๆ[ 3 ]ความแตกต่างเกิดขึ้นที่ส่วนหางของโซ่ยาว ซึ่งโดยทั่วไปจะรวมถึงหน่วยย่อยของน้ำตาลที่ติดอยู่กับด้านข้างหรือส่วนลำตัวของส่วนที่ซ้ำกัน มีการตั้งชื่อส่วนที่ซ้ำกันของ WTA ไว้สี่ประเภท ณ ปี 2013 [ 4 ]
กรดลิโปเทอิโคอิกมีรูปแบบที่คล้ายคลึงกันโดยมีการแปรผันส่วนใหญ่อยู่ในส่วนที่ซ้ำกัน แม้ว่าชุดของเอนไซม์ที่ใช้จะแตกต่างกัน อย่างน้อยก็ในกรณีของ LTA ประเภท I ส่วนที่ซ้ำกันจะยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์โดยใช้ตัวยึด (ได)กลูโคซิล-ไดอะซิลกลีเซอรอล (Glc DAG) LTA ประเภท IV จากStreptococcus pneumoniaeเป็นกรณีพิเศษที่ทั้งสองประเภทมาบรรจบกัน: หลังจากที่ส่วนหางถูกสังเคราะห์ด้วย"หัว" อัน เดคาเพรนิลฟอสเฟต (C ในตระกูล TagU/LCP (LytR-CpsA-Psr) ที่แตกต่างกัน จะยึดติดกับผนังเพื่อสร้าง WTA หรือยึดติดกับตัวยึด GlcDAG [ 5 ]
การทำงาน
หน้าที่หลักของกรดเทอิโคอิกคือการให้ความยืดหยุ่นแก่ผนังเซลล์โดยการดึงดูดแคตไอออน เช่น แคลเซียมและโพแทสเซียม กรดเทอิโคอิกสามารถถูกแทนที่ด้วยสารตกค้างเอสเทอร์D- อะลานีน [ 6 ]หรือD-กลูโคซามีน [ 7 ]ทำให้โมเลกุลมีคุณสมบัติซวิตเตอร์ ไอออนิก [ 8 ]กรดเทอิโคอิกซวิตเตอร์ไอออนิกเหล่านี้คาดว่าจะเป็นลิแกนด์สำหรับตัวรับโทลล์ไลค์ 2 และ 4 กรดเทอิโคอิกยังช่วยในการควบคุมการ เจริญเติบโตของเซลล์โดยจำกัดความสามารถของออโตไลซินในการทำลายพันธะ β(1-4) ระหว่างN-อะเซทิลกลูโคซามีนและN- อะ เซทิลมูรามิคแอซิด
กรดลิโปเทอิโคอิกอาจทำหน้าที่เป็นโมเลกุลตัวรับสำหรับแบคทีริโอเฟจแกรมบวกบางชนิด อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีหลักฐานยืนยันที่แน่ชัด[ 9 ] เป็นพอลิเมอร์ที่เป็นกรดและมีส่วนทำให้ผนังเซลล์มีประจุลบ
การสังเคราะห์ทางชีวภาพ
WTA และ LTA ประเภท IV
เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ WTA ได้รับการตั้งชื่อว่า TarO, TarA, TarB, TarF, TarK และ TarL บทบาทของเอนไซม์เหล่านี้คือ: [ 3 ]
- TarO ( O34753 , EC 2.7.8.33 ) เริ่มกระบวนการโดยการเชื่อมต่อ GlcNAc กับ biphospho-undecaprenyl (bactoprenyl) ในเยื่อหุ้มชั้นใน
- TarA ( P27620 , EC 2.4.1.187 ) เชื่อมต่อ ManNAc กับ UDP-GlcNac ที่สร้างโดย TarO ผ่านการเชื่อมโยง β-(1,4)
- TarB ( P27621 , EC 2.7.8.44 ) เชื่อมต่อกลีเซอรอล-3-ฟอสเฟตหนึ่งโมเลกุลเข้ากับหมู่ไฮดรอกซิล C4 ของ ManNAc
- TarF ( P13485 , EC 2.7.8.12 ) เชื่อมต่อหน่วยกลีเซอรอล-3-ฟอสเฟตเพิ่มเติมเข้ากับหางกลีเซอรอล ในแบคทีเรียที่สร้าง Tag ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนสุดท้าย (หางกลีเซอรอลที่ยาว) มิเช่นนั้นจะเพิ่มเพียงหนึ่งหน่วยเท่านั้น
- TarK ( Q8RKJ1 , EC 2.7.8.46 ) ทำหน้าที่เชื่อมต่อหน่วยไรบิทอล-5-ฟอสเฟตเริ่มต้น จำเป็นสำหรับการผลิตทาร์ในBacillus subtilis W23 แต่S. aureusมีทั้งสองหน้าที่อยู่ในเอนไซม์ TarL/K ตัวเดียวกัน
- TarL ( Q8RKJ2 , EC 2.7.8.47 ) สร้างหางไรบิทอล-5-ฟอสเฟตที่ยาว
หลังจากการสังเคราะห์ตัวขนส่งแคสเซ็ตที่จับกับ ATP ( เทอิโคอิกแอซิดทรานสปอร์ตติ้ง ATPase ) TarGH ( P42953 , P42954 ) จะพลิกคอมเพล็กซ์ไซโตพลาสมิกไปที่พื้นผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มชั้นใน เอนไซม์ TagTUV ที่ซ้ำซ้อนจะเชื่อมโยงผลิตภัณฑ์นี้กับผนังเซลล์[ 4 ]เอนไซม์ TarI ( Q8RKI9 ) และ TarJ ( Q8RKJ0 ) มีหน้าที่ในการผลิตสารตั้งต้นที่นำไปสู่หางพอลิเมอร์ โปรตีนเหล่านี้จำนวนมากตั้งอยู่ในคลัสเตอร์ยีนที่อนุรักษ์ไว้[ 3 ]
ต่อมา (ปี 2013) การศึกษาได้ระบุเอนไซม์เพิ่มเติมอีกจำนวนหนึ่งที่เชื่อมน้ำตาลเฉพาะเข้ากับหน่วยซ้ำ WTA พบว่ามีเอนไซม์และตัวขนส่งชุดหนึ่งชื่อ DltABCE ที่เพิ่มอะลานีนให้กับทั้งผนังเซลล์และกรดลิโปเทโคอิก[ 4 ]
โปรดทราบว่าชุดยีนมีชื่อว่า "Tag" (teichoic acid glycerol) แทนที่จะเป็น "Tar" (teichoic acid ribitol) ในB. subtilis 168 ซึ่งขาดเอนไซม์ TarK/TarL TarB/F/L/K ทั้งหมดมีความคล้ายคลึงกันบางประการ และอยู่ในตระกูลเดียวกัน ( InterPro : IPR007554 ) [ 3 ]รายการ UniProt ที่เชื่อมโยงบางรายการเป็นออร์โธล็อกของ "Tag" เนื่องจากมีการระบุรายละเอียดที่ดีกว่า (เนื่องจาก 168/BACSU เป็นสายพันธุ์ต้นแบบหลัก) การค้นหาความคล้ายคลึงกันอาจใช้เพื่อเข้าถึงยีนในB. subtilis W23 (BACPZ) ที่ผลิต Tar
ในฐานะเป้าหมายของยาปฏิชีวนะ
กรดเทอิโคอิกได้รับการเสนอให้เป็นเป้าหมายที่มีศักยภาพของ ยา ปฏิชีวนะในปี 2547 [ 3 ]การทบทวนเพิ่มเติมในปี 2556 ได้ให้รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเส้นทางที่จะยับยั้งโดยอาศัยความรู้ใหม่[ 4 ]
ดูเพิ่มเติม
- กรดไลโปทีโคอิก – ส่วนประกอบหลักของผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวก
- เซอร์เจมส์ แบดดิลีย์
ลิงก์ภายนอก
- แผนผังข้อมูลชีวสารสนเทศ (ดูเพิ่มเติมในรายการ EC):
- UniProt: WTA KW-0777 , pathway:547.789 (การสังเคราะห์กรดเทโคอิกของโพลี(กลูโคไพราโนซิล N-อะเซทิลกาแลคโตซามีน 1-ฟอสเฟต)), pathway:547.827 (การสังเคราะห์กรดเทโคอิกของโพลี(กลีเซอรอลฟอสเฟต)), pathway:547.790 (การสังเคราะห์กรดเทโคอิกของโพลี(ไรบิทอลฟอสเฟต))
- UniProt: วิถี LTA:547.556 (การสังเคราะห์กรดไลโปเทอิโคอิก)
- ออนโทโลยีของยีน : GO:0019350