Tyto teichoové kyseliny jsou polyaniontové glucopolímeros, které jsou součástí buněčné stěny gramnegativních bakterií. Základními monomery těchto kyselin jsou polyalkoholy glycerol a ribitol, které jsou spojeny fosfodiesterovými vazbami.
Byly klasifikovány na kyseliny teichoové a lipolyteichoové na základě jejich složení a umístění v bakteriální buňce. První z nich interaguje s peptidoglykanem přítomným v buněčné stěně, zatímco druhý z nich ukotvuje lipidovou dvojvrstvu díky jeho asociaci s lipidy.
Chemická struktura kyseliny teichoové. Cvf-ps, od Wikimedia Commons.
Mnoho funkcí jsou ty, které byly přisuzovány těmto polymerům, mezi nimiž jsou funkce zajišťující tuhost stěny a poskytování vysoké hustoty záporného náboje. Ten může pomoci urychlit mnoho fyziologických procesů, jako je zvýšená mobilizace dvojmocných iontů, jako je hořčík.
Struktura
Kyseliny teichoové jsou polymery polyolu, kterým může být glycerol nebo rubitol.
Tyto typy polymerů se nazývají polyaniontové glykopolymery kvůli jejich bohatosti v negativně nabitých skupinách. V nich jsou monomery polyolu spojeny fosfodiesterovými vazbami a spojeny s alaninovými estery a glykosylovými skupinami.
Rozdělení
Buněčná stěna grampozitivních bakterií. Autor: Franciscosp2, z Wikimedia Commons.
Tyto kyseliny byly popsány jako důležité složky buněčné stěny grampozitivních bakterií, vyznačující se tím, že mají silnou vrstvu peptidoglykanu.
Peptidoglykan je polymer tvořený molekulami kyseliny N-acetyl muramové a N-acetylglukosaminu. Kyselina teichoová je kovalentně vázána ke každému zbytku kyseliny N-acetyl muramové, což dává stěně vysokou zápornou hustotu náboje.
Kromě toho bylo zjištěno, že určité kyseliny teichoové se mohou vázat na některé lipidy přítomné v plazmatických membránách v bakteriích. Produkt tohoto spojení byl nazýván kyselina lipoteichoová.
V tomto bodě je důležité zmínit, že různé rody a existující druhy velkých pozitivních bakterií se liší typem teichoických kyselin, které jsou spojeny s jejich stěnami a membránami.
Proto byly tyto látky použity jako užitečné markery pro sérologickou klasifikaci a identifikaci rodů a druhů grampozitivních bakterií.
Dějiny
Studie o funkci polyalkoholů cytidin difosfát-glycerol a cytidin difosfatibitol (složky kyseliny teichoové) umožnily detekovat tyto kyseliny poprvé v membráně grampozitivních bakterií v roce 1958.
Izolace těchto polyalkoholů ve skutečnosti umožnila ukázat, že jak ribitol fosfát, tak glycerol-fosfát tvoří polymery. Tito byli voláni teichoic kyseliny od Řeka “teichos” který znamená zeď.
Toto obecné označení teichoových kyselin prošlo modifikacemi, protože byly objeveny strukturní variace v těchto polymerech a byla zjištěna odlišná subcelulární umístění.
V prvním případě byly termíny polyribitholfosfát teichoové kyseliny a polyglycerolfosfát teichoové kyseliny použity pro označení typu alkoholu, který tvoří polymer.
Protože se však zjistilo, že polyglycerolfosfátové polymery jsou spojovány s membránami bakterií bez buněčných stěn, nazývají se membránové kyseliny teichoové.
O několik let později, kdy byly kovalentně vázány na membránové glykolipidy amfifilní komplexy teichoických kyselin, vznikl název lipoteichoové kyseliny.
V současnosti přetrvávají dvě konečná jména: kyseliny teichoové a kyseliny lipoteichové. První se týká těch, které interagují s peptidoglykanem přítomným v bakteriálních stěnách, a druhé se týká těch, které kotví k plazmatické membráně prostřednictvím hydrofobních interakcí.
Funkce
Kyseliny teichoové, které byly popsány jako důležité složky buněčné stěny grampozitivních bakterií, vykonávají na této úrovni řadu funkcí.
Kromě toho, že zdi poskytují větší strukturální oporu, poskytují jí vysokou zápornou hustotu náboje. Tato poslední funkce dává těmto bakteriím schopnost:
- Zvyšuje schopnost přilnout k substrátům. Je to dáno zavedením elektrostatických interakcí mezi negativně nabitými skupinami polyalcolů a pozitivně nabitými zbytky přítomnými v extracelulárních molekulách.
- Usnadnit a kontrolovat mobilizaci dvojmocných kationtů, jako je hořčík, které jsou díky svému pozitivnímu náboji přitahovány silněji směrem ke zdi.
Další funkcí přisuzovanou teichoovým kyselinám je poskytnout toleranci vůči tepelnému stresu a osmotickému stresu. Důvodem je skutečnost, že bylo vidět, že bakterie postrádající kyseliny teichoové nemohou odolávat vysokým teplotám nebo růst ve velmi slaném prostředí.
Dále se zdá, že kyseliny teichoové samotné nebo v kombinaci s peptidoglykanem fungují jako aktivátory imunitní odpovědi. To znamená, že fungují jako imunogeny.
Kyseliny teikové zdi v
Staphylococcus aureus je grampozitivní bakterie distribuovaná po celém světě, která je odpovědná za vyvolání nejrůznějších onemocnění kůže, dýchacích cest a krve.
Kyseliny teichoové spojené se stěnou této bakterie mu dávají vlastnosti, které jí umožňují zvýšit její patogenitu.
Některé z těchto vlastností jsou:
- Vysoká adhezní kapacita k epiteliálním a mukózním buňkám organismu, který infikují, což umožňuje rychlou a účinnou invazi.
- odolnost vůči působení β-laktamových antibiotik, jako je penicilin.
- Zvýšení získání genů rezistence horizontálním přenosem.
Na druhou stranu je důležité poznamenat, že stejným způsobem, že zvyšují patogenitu, jsou vysoce imunogenní. To znamená, že jsou schopni rychle aktivovat imunitní odpověď hostitele, který infikují.
V tomto smyslu:
- Stimulují rychlou produkci protilátek.
- Aktivují doplněk a podporují rychlou migraci buněk imunitního systému ke zdroji infekce.
Konečně je důležité zmínit, že glykosylace těchto teichoických kyselin také představuje určující faktor interakcí patogen-hostitel.
Reference
- Armstrong JJ, Baddiley J, Buchanan JG, Carss B. Nucleotides a bakteriální buněčná stěna. Příroda. 1958; 2: 1692-1693.
- Brown S, Santa Maria JP, Walker S. Wall Teichoic Acid Gram-Pozitivní Bakterie. Annu Rev Microbiol. 2013; 67: 1-28.
- Critcheley P, Archibald AR, Baddiley. Intracelulární kyselina teichoová z Lactobacillus arabinosus. Biochem J. 1962; 85: 420-431.
- Knox KW, Wicken AJ. Sérologické studie o teichoických kyselinách Lactobacillus plantarum. Infect Immun. 1972; 6: 43-49.
- Rohde M. Gram-pozitivní bakteriální buněčná zeď. 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. Langerhansovy buňky vnímají kyselinu stafylokokovou aureus na stěně kyselinu teichoickou prostřednictvím langerinu, aby vyvolaly zánětlivé reakce. mBio. 2019; 10 (3): 1-14.
- Chemická struktura kyseliny teichoové. Cvf-ps, od Wikimedia Commons.