Tieto teichoové kyseliny sú polyaniontové glucopolímeros, ktoré sú súčasťou bunkovej steny gramnegatívnych baktérií. Zložkovými monomérmi týchto kyselín sú polyalkoholy glycerol a ribitol, ktoré sú viazané fosfodiesterovými väzbami.
Na základe svojho zloženia a umiestnenia v bakteriálnej bunke sa delia na kyseliny teichoové a lipolyteichové. Prvý z nich interaguje s peptidoglykánom, ktorý je prítomný v bunkovej stene, zatiaľ čo druhý z nich vďaka svojej asociácii s lipidmi kotví do lipidovej dvojvrstvy.
Chemická štruktúra kyseliny teichoovej. Autor: Cvf-ps, z Wikimedia Commons.
Mnohé funkcie sú tie, ktoré sa pripisujú týmto polymérom, medzi ktoré patria tie, ktoré zaisťujú tuhosť steny a poskytujú vysokú hustotu záporného náboja. Ten môže pomôcť urýchliť mnoho fyziologických procesov, ako je zvýšená mobilizácia dvojmocných iónov, ako je horčík.
štruktúra
Kyseliny teichoové sú polyméry polyolu, ktorým môže byť napríklad glycerol alebo rubitol.
Tieto typy polymérov sa nazývajú polyaniónové glykopolyméry kvôli ich bohatosti na negatívne nabité skupiny. V nich sú monoméry polyolu spojené fosfodiesterovými väzbami a sú spojené s estermi alanínu a glykozylovými skupinami.
distribúcia
Bunková stena grampozitívnych baktérií. Autor: Franciscosp2, z Wikimedia Commons.
Tieto kyseliny boli opísané ako dôležité zložky bunkovej steny grampozitívnych baktérií, vyznačujúce sa tým, že majú silnú vrstvu peptidoglykánu.
Peptidoglykán je polymér tvorený molekulami kyseliny N-acetyl murámovej a N-acetylglukozamínu. Kyselina teichoová sa kovalentne viaže na každý zvyšok kyseliny N-acetyl murámovej, pričom stenu dáva vysokú zápornú hustotu náboja.
Ďalej sa zistilo, že určité kyseliny teichoové sa môžu viazať na niektoré lipidy prítomné v plazmatických membránach v baktériách. Produkt tejto únie sa nazýva kyselina lipoteichoová.
V tomto bode je dôležité spomenúť, že rôzne rody a existujúce druhy veľkých pozitívnych baktérií sa líšia typom kyseliny teichoovej, ktorá je spojená s ich stenami a membránami.
Tieto sa preto použili ako užitočné markery na sérologickú klasifikáciu a identifikáciu rodov a druhov grampozitívnych baktérií.
histórie
Štúdie o funkcii polyalkoholov, cytidín-difosfát-glycerolu a cytidín-difosfatibitolu (zložky kyseliny teichoovej) umožnili detekovať tieto kyseliny po prvýkrát v membráne grampozitívnych baktérií v roku 1958.
Izolácia týchto polyalkoholov v skutočnosti umožnila preukázať, že ribitol-fosfát aj glycerol-fosfát tvoria polyméry. Nazývali sa kyselina teichoová z gréckeho „teicha“, čo znamená múr.
Toto všeobecné označenie kyseliny teichoovej prešlo modifikáciami, keď boli objavené štrukturálne variácie v týchto polyméroch a boli zistené odlišné subcelulárne miesta.
V prvom prípade sa výrazy polyribitolfosfát-teichoová kyselina a polyglycerolfosfát-teichoová kyselina používajú na označenie typu alkoholu, ktorý tvorí polymér.
Pretože sa však zistilo, že polyglycerolfosfátové polyméry sú asociované s membránami baktérií bez bunkovej steny, nazývajú sa membránové kyseliny teichoové.
O niekoľko rokov neskôr, keď sa kovalentne viažu amfifilné komplexy teichoických kyselín na membránové glykolipidy, vznikol názov lipoteichoové kyseliny.
V súčasnosti pretrvávajú dva konečné názvy: kyselina teichoová a kyselina lipoteichoová. Prvý sa týka tých, ktoré interagujú s peptidoglykánom prítomným v bakteriálnych stenách a druhý sa týka tých, ktoré kotvia na plazmatickú membránu hydrofóbnymi interakciami.
Vlastnosti
Kyseliny teichoové, ktoré boli opísané ako dôležité zložky bunkovej steny grampozitívnych baktérií, vykonávajú na tejto úrovni početné funkcie.
Okrem toho, že stene poskytujú väčšiu konštrukčnú podporu, poskytujú jej vysokú zápornú hustotu náboja. Táto posledná funkcia umožňuje týmto baktériám:
- Zvýšiť schopnosť priľnavosti k substrátom. Je to vďaka zavedeniu elektrostatických interakcií medzi negatívne nabitými skupinami polyalkolov a pozitívne nabitými zvyškami prítomnými v extracelulárnych molekulách.
- Uľahčiť a kontrolovať mobilizáciu dvojmocných katiónov, napríklad horčíka, ktoré sú vďaka svojmu pozitívnemu náboju priťahované silnejšie smerom k stene.
Ďalšou funkciou pripisovanou kyselinám teichoovej je poskytnúť toleranciu voči tepelnému stresu a osmotickému stresu. Je to spôsobené skutočnosťou, že sa zistilo, že baktérie, ktoré neobsahujú kyseliny teichoové, nemôžu odolať vysokým teplotám alebo rásť vo veľmi slanom prostredí.
Ďalej sa zdá, že kyseliny teichoové samotné alebo v kombinácii s peptidoglykánom fungujú ako aktivátory imunitnej reakcie. To znamená, že pôsobia ako imunogény.
Kyseliny teínové
Staphylococcus aureus je grampozitívna baktéria distribuovaná po celom svete, ktorá je zodpovedná za spôsobenie rôznych kožných, respiračných a krvných chorôb.
Kyseliny teichoové spojené so stenou tejto baktérie mu dávajú vlastnosti, ktoré jej umožňujú zvyšovať jej patogenitu.
Niektoré z týchto vlastností sú:
- Vysoká adhézia k epiteliálnym a slizničným bunkám organizmu, ktorý infikujú, čo umožňuje rýchlu a účinnú inváziu.
- odolnosť voči účinkom β-laktámových antibiotík, ako je penicilín.
- Zvýšenie získavania rezistentných génov horizontálnym prenosom.
Na druhej strane je dôležité poznamenať, že rovnakým spôsobom, že zvyšujú patogenitu, sú vysoko imunogénne. To znamená, že sú schopné rýchlo aktivovať imunitnú odpoveď hostiteľa, ktorého infikujú.
V tomto zmysle:
- Stimulujú rýchlu produkciu protilátok.
- Aktivujú doplnok a uprednostňujú rýchlu migráciu buniek imunitného systému k zdroju infekcie.
Nakoniec je dôležité uviesť, že glykozylácia týchto teichoických kyselín tiež predstavuje určujúci faktor interakcií patogén-hostiteľ.
Referencie
- Armstrong JJ, Baddiley J, Buchanan JG, Carss B. Nucleotides a bakteriálna bunková stena. Nature. 1958; 2: 1692-1693.
- Brown S, Santa Maria JP, Walker S. Wall, teichoické kyseliny gram-pozitívnych baktérií. Annu Rev Microbiol. 2013; 67: 1-28.
- Critcheley P, Archibald AR, Baddiley. Intracelulárna kyselina teichoová z Lactobacillus arabinosus. Biochem J. 1962; 85: 420 - 431.
- Knox KW, Wicken AJ. Sérologické štúdie teínových kyselín Lactobacillus plantarum. Infect Immun. 1972; 6: 43-49.
- Rohde M. Gram-pozitívna bakteriálna bunková stena. Microbiol Spectr. 2019; 7 (3). doi: 10,1128 / mikrobiolspec.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. Langerhansove bunky cítia kyselinu stafylokokovú aureus na stene, kyselinu teichoickú prostredníctvom lignínu, aby vyvolali zápalové reakcie. mBio. 2019; 10 (3): 1-14.
- Chemická štruktúra kyseliny teichoovej. Autor: Cvf-ps, z Wikimedia Commons.