De teichoic syrer er polyanioniske glucopolímeros som er en del av celleveggen av gramnegative bakterier. Bestanddel-monomerer av disse syrene er polyalcholene glyserol og ribitol, som er bundet gjennom fosfodiesterbindinger.
De er blitt klassifisert i teikosyrer og lipolyteikosyrer basert på deres sammensetning og beliggenhet i bakteriecellen. Førstnevnte samhandler med peptidoglycan som er til stede i celleveggen, mens sistnevnte forankrer lipid-dobbeltlaget takket være tilknytningen til lipider.
Kemisk struktur av teikosyre. Av Cvf-ps, fra Wikimedia Commons.
Mange funksjoner er de som er blitt tilskrevet disse polymerene, blant dem er å gi stivhet til veggen og tilveiebringe en høy tetthet av negativ ladning. Sistnevnte kan bidra til å fremskynde mange fysiologiske prosesser som økt mobilisering av divalente ioner som magnesium.
Struktur
Teikosyrer er polymerer av en polyol, som godt kan være glyserol eller rubitol.
Disse typer polymerer kalles polyanioniske glykopolymerer på grunn av deres rikdom i negativt ladede grupper. I dem er monomerene av polyolen koblet gjennom fosfodiesterbindinger og assosiert med alaninestere og glykosylgrupper.
Fordeling
Cellevegg av Gram-positive bakterier. Av Franciscosp2, fra Wikimedia Commons.
Disse syrene er blitt beskrevet som viktige bestanddeler i celleveggen til grampositive bakterier, karakterisert ved å ha et tykt lag med peptidoglykan.
Peptidoglycan er en polymer som består av N-acetyl-muraminsyre og N-acetylglucosamin-molekyler. Teikosyrer er kovalent bundet til hver N-acetyl-muraminsyre-rest, og gir veggen en høy negativ ladningstetthet.
I tillegg har det blitt funnet at visse teikosyrer kan binde seg til noen lipider som er tilstede i plasmamembranene i bakterier. Produktet fra denne foreningen har blitt kalt lipoteichoic acid.
På dette tidspunktet er det viktig å nevne at de forskjellige slekter og eksisterende arter av store positive bakterier er forskjellige i typen teikosyrer som er assosiert med deres vegger og membraner.
Sistnevnte er derfor blitt brukt som nyttige markører for serologisk klassifisering og identifisering av slekter og arter av Gram-positive bakterier.
Historie
Studier av funksjonen til polyalkoholene cytidindifosfatglyserol og cytidindifosfatoribitol (bestanddeler av teikosyrer) gjorde det mulig for første gang å oppdage disse syrene i membranen til Gram-positive bakterier i 1958.
Faktisk gjorde isoleringen av disse polyalkoholene det mulig å vise at både ribitolfosfat og glyserol-fosfat danner polymerer. Disse ble kalt teikosyrer fra de greske "teichos" som betyr vegg.
Denne generelle betegnelsen av teikosyrer har gjennomgått modifikasjoner ettersom strukturelle variasjoner i disse polymerene og distinkte subcellulære lokasjoner er blitt oppdaget.
I første omgang ble begrepene polyribitolfosfatteikosyrer og polyglycerolfosfatteikosyrer brukt for å referere til typen alkohol som utgjorde polymeren.
Siden polyglycerolfosfatpolymerer ble funnet å være assosiert med membraner av bakterier uten cellevegger, ble de imidlertid kalt membranteikosyrer.
Flere år senere, når amfifile komplekser av teikosyrer ble oppdaget kovalent bundet til membranglykolipider, oppstod navnet lipoteikosyrer.
Nå, for tiden, vedvarer to endelige navn: teikosyrer og lipoteikosyrer. Den første refererer til de som interagerer med peptidoglycan som er tilstede i bakterieveggene, og den andre refererer til de som forankrer seg i plasmamembranen gjennom hydrofobe interaksjoner.
Egenskaper
Teikosyrer som er blitt beskrevet som viktige bestanddeler i celleveggen til Gram-positive bakterier, utfører mange funksjoner på dette nivået.
I tillegg til å gi veggen større strukturell støtte, gir de den en høy negativ ladetetthet. Denne siste funksjonen gir disse bakteriene muligheten til å:
- Øk evnen til å feste seg til underlag. Dette er takket være etableringen av elektrostatiske interaksjoner mellom de negativt ladede grupper av polyalcoler og de positivt ladede restene som er tilstede i ekstracellulære molekyler.
- Legge til rette for og kontrollere mobiliseringen av toverdige kationer som magnesium, som på grunn av deres positive ladning trekkes sterkere mot veggen.
En annen funksjon tilskrevet teikosyrer er å gi toleranse for varmestress og osmotisk stress. Dette skyldes det faktum at det har blitt sett at bakterier som mangler teikosyrer ikke tåler høye temperaturer eller vokser i veldig salt miljø.
Videre ser det ut til at teikosyrer alene eller i kombinasjon med peptidoglykan fungerer som aktivatorer av immunresponsen. Det vil si at de fungerer som immunogener.
Teicoinsyrer i vegg
Staphylococcus aureus er en Gram-positiv bakterie distribuert over hele verden, ansvarlig for å forårsake et bredt utvalg av sykdommer i huden, luftveiene og blod.
Teikosyrene assosiert med veggen av denne bakterien gir den egenskaper som lar den øke sykdomsfremkallingen.
Noen av disse egenskapene er:
- Den høye heftekapasitet til epitelceller og slimhinner i organismen som de infiserer, noe som tillater en rask og effektiv invasjon.
- Motstand mot virkningen av β-laktamantibiotika som penicillin.
- Økning i erverv av resistensgener ved horisontal overføring.
På den annen side er det viktig å merke seg at de på samme måte som de forsterker patogenisitet, er svært immunogene. Det vil si at de er i stand til å raskt aktivere immunresponsen til verten de smitter.
I denne forstand:
- De stimulerer den raske produksjonen av antistoffer.
- De aktiverer komplementet og favoriserer hurtig migrering av cellene i immunforsvaret til smittekilden.
Til slutt er det relevant å nevne at glykosyleringen av disse teikosyrene også utgjør en bestemmende faktor for patogen-vert-interaksjoner.
referanser
- Armstrong JJ, Baddiley J, Buchanan JG, Carss B. Nucleotides og bakteriecelleveggen. Natur. 1958; 2: 1692-1693.
- Brown S, Santa Maria JP, Walker S. Wall Teichoic Acids of Gram-Positive Bacteria. Annu Rev Microbiol. 2013; 67: 1-28.
- Critcheley P, Archibald AR, Baddiley. Den intracellulære teikosyren fra Lactobacillus arabinosus. Biochem J. 1962; 85: 420-431.
- Knox KW, Wicken AJ. Serologiske studier på teikosyrene i Lactobacillus plantarum. Smitt Immun. 1972; 6: 43-49.
- Rohde M. Den Gram-positive bakteriecelleveggen. Microbiol Spectr. 2019; 7 (3). doi: 10.1128 / microbiolspec.GPP3-0044-2018.
- van Dalen R, De La Cruz Diaz JS, Rumpret M, Fuchsberger FF, van Teijlingen NH, Hanske J, Rademacher C, Geijtenbeek TBH, van Strijp JAG, Weidenmaier C, Peschel A, Kaplan DH, van Sorge NM. Langerhans-celler Cense Staphylococcus aureus Wall Teichoic Acid via Langerin for å fremkalle inflammatoriske responser. mBio. 2019; 10 (3): 1-14.
- Kemisk struktur av teikosyre. Av Cvf-ps, fra Wikimedia Commons.