Jump to content

Պեպտիդոգլիկան

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Պեպտիդոգլիկան

Պեպտիդոգլիկան, մուրեին կամ մուկոպեպտիդ՝ յուրահատուկ հսկա մոլեկուլ բազմաշաքար է, որը բաղկացած է շաքարներից և ամինաթթուներից, ձևավորում է բակտերիայի ցիտոպլազմային թաղանթը շրջապատող ցանցանման շերտը[1]։ Շաքարային բաղադրիչը կազմված է β-(1,4) կապով իրար միացած N-ացետիլգլյուկոզամինի (NAG) և N-ացետիլմուրամաթթվի (NAM) հաջորդական մնացորդներից։ N-ացետիլմուրամաթթվին միացած է երեքից հինգ ամինաթթուներից բաղկացած օլիգոպեպտիդային շղթա։ Այս պեպտիդային շղթան կարող է խաչաձև կապվել մեկ այլ շղթայի պեպտիդային օղակին՝ առաջացնելով եռաչափ ցանցանման շերտ[1][2]։ Պեպտիդոգլիկանը բակտերիայի բջջապատում կատարում է կառուցվածքային դեր՝ հաղորդելով մեխանիկական ամրություն, ինչպես նաև հակազդելով ցիտոպլազմայի օսմոտիկ ճնշմանը։ Այս կրկնվող կապերի արդյունքում ձևավորվում է պեպտիդոգլիկանի խիտ շերտ, որը կարևոր նշանակություն ունի բջջի ձևի պահպանման և բարձր օսմոտիկ ճնշմանը դիմակայելու համար, և այն պարբերաբար թարմացվում է պեպտիդոգլիկանի սինթեզի միջոցով։ Պեպտիդոգլիկանի հիդրոլիզը և սինթեզը երկու գործընթացներ են, որոնք պետք է տեղի ունենան բջիջների աճի և բազմացման համար, և այն իրականացվում է երեք փուլով՝ առկա նյութի կտրում, նոր նյութի ներդրում և հին նյութի վերախաչաձևում նոր նյութի հետ[3]։

Պեպտիդոգլիկանի շերտը զգալիորեն ավելի հաստ է Գրամ-դրական բակտերիաների մոտ (20-80 նանոմետր), քան Գրամ-բացասական բակտերիաների մոտ (7-8 նանոմետր)[4]: Կախված pH-ի արժեքներից՝ պեպտիդոգլիկանը կազմում է գրամ-դրական բակտերիաների բջջապատի չոր քաշի մոտ 40-90%-ը, իսկ գրամ-բացասական շտամների դեպքում՝ ընդամենը մոտ 10%-ը: Այսպիսով, պեպտիդոգլիկանի բարձր պարունակությունը որոշիչ գործոնն է բակտերիաները որպես գրամ-դրական բնութագրելու համար[5]: Գրամ-դրական շտամներում այն կարևոր դեր ունի ադհեզիայի և սերոտիպավորման համար[6]: Թե՛ գրամ-դրական, թե՛ գրամ-բացասական բակտերիաների դեպքում պեպտիդոգլիկանի միջով կարող են անցնել մոտավորապես 2նմ չափի մասնիկները[7]։

Մանրադիտակի օգնությամբ դժվար է որոշել՝ օրգանիզմը գրամ-դրական է, թե գրամ-բացասական. այդ պատճառով անհրաժեշտ է Գրամի ներկման մեթոդը, որը 1884 թվականին մշակել է Հանս Քրիստիան Գրամը։ Բակտերիաները ներկվում են բյուրեղային մանուշակագույն և սաֆրանին ներկերով։ Ներկումից հետո գրամ-դրական բջիջները մանուշակագույն են, իսկ գրամ-բացասական բջիջները ներկվում են վարդագույն[8]։

Կառուցվածք

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Պեպտիդոգլիկանի մոլեկուլի կառուցվածքը

Բակտերիալ բջջապատի պեպտիդոգլիկանային շերտը բյուրեղավանդակային կառուցվածք է, որը ձևավորված է երկու ամինաշաքարների՝ N-ացետիլգլյուկոզամինի (GlcNAc կամ NAG) և N-ացետիլմուրամաթթվի (MurNAc կամ NAM) գծային շղթաներից: Այս շաքարներն իրար միացած են β-(1,4)-գլիկոզիդային կապով: Յուրաքանչյուր MurNAc միացված է կարճ (4-ից 5 մնացորդից բաղկացած) ամինաթթվային շղթայի, որը Escherichia coli-ի (գրամ-բացասական բակտերիա) դեպքում պարունակում է L-ալանին, D-գլուտամինաթթու, մեզո-դիամինոպիմելինաթթու և D-ալանին, իսկ Staphylococcus aureus-ի (գրամ-դրական բակտերիա) դեպքում՝ L-ալանին, D-գլուտամին, L-լիզին և D-ալանին՝ տետրապեպտիդների միջև 5-գլիցինային կամրջակով: Պեպտիդոգլիկանը բնության մեջ D-ամինաթթուների կարևորագույն աղբյուրներից մեկն է:

Շրջապատելով ներքին թաղանթը՝ պեպտիդոգլիկանային շերտը պաշտպանում է բջիջը քայքայումից, որը կարող է առաջանալ բջջի տուրգորային ճնշման հետևանքով։ Երբ բջջապատն աճում է, այն պահպանում է իր ձևը ողջ կյանքի ընթացքում․ հետևաբար, ձվաձև տեսքը կմնա ձվաձև, իսկ գնդաձևը՝ գնդաձև ամբողջ կյանքում։ Սա տեղի է ունենում այն պատճառով, որ սինթեզի արդյունքում նոր ավելացված միջնապատային նյութը վերափոխվում է կիսագնդաձև պատի[9]։

Տարբեր գծային ամինաշաքարային շղթաների ամինաթթուների միջև խաչաձև կապը տեղի է ունենում DD-տրանսպեպտիդազ ֆերմենտի օգնությամբ և հանգեցնում է եռաչափ կառուցվածքի ձևավորմանը, որն ամուր է և կարծր։ Ամինաթթուների յուրահատուկ հաջորդականությունը և մոլեկուլային կառուցվածքը տատանվում են՝ կախված բակտերիայի տեսակից[10]։

Բակտերիալ բջջապատերի պեպտիդոգլիկանի տարբեր տեսակները և դրանց տաքսոնոմիական նշանակությունը արդեն նկարագրված են[11]։ Արքեաները (Archaea դոմեն)[12] չեն պարունակում պեպտիդոգլիկան (մուրեին)[13]։ Որոշ արքեաներ պարունակում են պսևդոպեպտիդոգլիկան (պսևդոմուրեին, տես ստորև)[14]։

  • Պեպտիդոգլիկանի կառուցվածքը․ NAG = N-ացետիլգլյուկոզամին (GlcNAc կամ NAGA), NAM = N-ացետիլմուրամաթթու (MurNAc կամ NAMA)
    Պեպտիդոգլիկանի կառուցվածքը․ NAG = N-ացետիլգլյուկոզամին (GlcNAc կամ NAGA), NAM = N-ացետիլմուրամաթթու (MurNAc կամ NAMA)
  • Գրամ-դրական բջի բջջապատ
    Գրամ-դրական բջի բջջապատ
  • Պենիցիլին կապող սպիտակուցի առաջացրած խաչաձև կապերը բակտերիայի նոր ձևավոևվող բջջապատում
    Պենիցիլին կապող սպիտակուցի առաջացրած խաչաձև կապերը բակտերիայի նոր ձևավոևվող բջջապատում

Պեպտիդոգլիկանը մասնակցում է բակտերիալ բջիջների բազմացման ընթացքում տեղի ունեցող պարզ կիսման գործընթացին։ L-ձևի բակտերիաները և միկոպլազմաները, որոնք երկուսն էլ չունեն պեպտիդոգլիկանային բջջապատեր, չեն բազմանում պարզ կսիմամբ, այլ բողբոջման մեխանիզմով[15][16]։

Վաղ էվոլյուցիայի ընթացքում կենսաբանական պատնեշների (թաղանթների, պատերի) հաջորդական զարգացումը, որոնք պաշտպանում էին կյանքի առաջին կառուցվածքները շրջակա միջավայրից, հավանաբար էական է եղել առաջին բջիջների ձևավորման համար։

Բակտերիաների (Bacteria դոմեն[12]) մոտ կարծր պեպտիդոգլիկանային (մուրեինային) բջջապատերի հայտնագործումը հավանաբար նախապայման է հանդիսացել դրանց գոյատևման, լայնածավալ տարածման և երկրոլորտի ու ջրոլորտի գրեթե բոլոր բնակավայրերի գաղութացման համար[17][18]։

Կենսասինթեզ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Պեպտիդոգլիկանի մոնոմերները սինթեզվում են ցիտոզոլում, որից հետո միանում են թաղանթային փոխադրիչին՝ բակտոպրենոլին։ Բակտոպրենոլը տեղափոխում է պեպտիդոգլիկանի մոնոմերները բջջային թաղանթի միջով, որտեղ դրանք ներդրվում են արդեն գոյություն ունեցող պեպտիդոգլիկանի մեջ[19]։

  1. Պեպտիդոգլիկանի սինթեզի առաջին փուլում գլուտամինը, որն ամինաթթու է, ամինախումբ է տրամադրում շաքարին՝ ֆրուկտոզ-6-ֆոսֆատին[20]։ Այս ռեակցիան, որը կատալիզվում է EC 2.6.1.16 (GlmS) ֆերմենտով, ֆրուկտոզ-6-ֆոսֆատը վերածում է գլյուկոզամին-6-ֆոսֆատի[21]։
  2. Երկրորդ փուլում ացետիլ խումբը ացետիլ CoA-ից փոխանցվում է գլյուկոզամին-6-ֆոսֆատի ամինախմբին՝ ստեղծելով N-ացետիլ-գլյուկոզամին-6-ֆոսֆատ[20]։ Այս ռեակցիան EC 5.4.2.10-ն է, որը կատալիզվում է GlmM-ի կողմից[21]։
  3. Սինթեզի գործընթացի երրորդ փուլում N-ացետիլ-գլյուկոզամին-6-ֆոսֆատը իզոմերացվում է, ինչի արդյունքում N-ացետիլ-գլյուկոզամին-6-ֆոսֆատը փոխակերպվում է N-ացետիլ-գլյուկոզամին-1-ֆոսֆատի[20]։ Սա EC 2.3.1.157-ն է՝ կատալիզված GlmU-ի կողմից[21]։
  4. Չորրորդ փուլում N-ացետիլ-գլյուկոզամին-1-ֆոսֆատը, որն այժմ մոնոֆոսֆատ է, փոխազդում է UTP-ի հետ։ Ուրիդին եռֆոսֆատը, որը պիրիմիդինային նուկլեոտիդ է, օժտված է էներգիայի աղբյուր ծառայելու հատկությամբ։ Այս ռեակցիայում, երբ մոնոֆոսֆատը փոխազդում է UTP-ի հետ, անօրգանական պիրոֆոսֆատ է անջատվում և փոխարինվում մոնոֆոսֆատով՝ ստեղծելով UDP-N-ացետիլգլյուկոզամին (2,4)։ (Երբ UDP-ն օգտագործվում է որպես էներգիայի աղբյուր, այն անջատում է անօրգանական ֆոսֆատ։) Այս սկզբնական փուլն օգտագործվում է պեպտիդոգլիկանի մեջ NAG-ի նախանյութը ստեղծելու համար[20]։ Սա EC 2.7.7.23-ն է, որը նույնպես կատալիզվում է GlmU-ի՝ երկֆունկցիոնալ ֆերմենտի կողմից[21]։
  5. Հինգերորդ փուլում UDP-N-ացետիլգլյուկոզամինի (UDP-GlcNAc) մի մասը վերածվում է UDP-MurNAc-ի (UDP-N-ացետիլմուրամաթթու)՝ գլյուկոզամինին լակտիլ խմբի ավելացման միջոցով։ Նաև այս ռեակցիայի ընթացքում C3 հիդրոքսիլ խումբը հեռացնում է ֆոսֆատը ֆոսֆոենոլպիրուվատի ալֆա ածխածնից։ Սրա արդյունքում առաջանում է էնոլային ածանցյալ[20]։ EC 2.5.1.7՝ կատալիզված MurA-ի կողմից[21]։
  6. Վեցերորդ փուլում էնոլը NADPH-ի միջոցով վերականգնվում է մինչև «լակտիլային մնացորդ»[20]։ EC 1.3.1.98՝ կատալիզված MurB-ի կողմից[21]։
  7. Յոթերորդ փուլում UDP-MurNAc-ը վերածվում է UDP-MurNAc պենտապեպտիդի՝ հինգ ամինաթթուների ավելացման միջոցով, որոնք սովորաբար ներառում են D-ալանիլ-D-ալանին դիպեպտիդը[20]։ Սա երեք ռեակցիաների շղթա է՝ EC 6.3.2.8 (MurC), EC 6.3.2.9 (MurD) և EC 6.3.2.13 (MurE)[21]։

Այս ռեակցիաներից յուրաքանչյուրը պահանջում է ԱԵՖ էներգիայի աղբյուրը[20]։ Այս ամբողջը կոչվում է առաջին փուլ։

Երկրորդ փուլը տեղի է ունենում ցիտոպլազմատիկ թաղանթում։ Հենց թաղանթում է գտնվում բակտոպրենոլ կոչվող լիպիդային փոխադրիչը, որը տեղափոխում է պեպտիդոգլիկանի նախանյութերը բջջաթաղանթի միջով։

  1. Ունդեկապրենիլ ֆոսֆատը փոխազդում է UDP-MurNAc պենտապեպտիդի հետ՝ ստեղծելով PP-MurNAc պենտապեպտիդ, որն արդեն լիպիդ է (լիպիդ I)[20]: EC 2.7.8.13՝ կատալիզված MraY-ի կողմից[21]:
  2. Այնուհետև UDP-GlcNAc-ը տեղափոխվում է դեպի MurNAc՝ ստեղծելով Լիպիդ-PP-MurNAc պենտա-GlcNAc (լիպիդ II), որը երկշաքար է և հանդիսանում է պեպտիդոգլիկանի նախանյութ[20]: EC 2.4.1.227՝ կատալիզված MurG-ի կողմից[21]:
  3. Լիպիդ II-ը թաղանթի միջով տեղափոխվում է ֆլիպազի (MurJ) միջոցով. սա մի հայտնագործություն է, որն արվել է 2014 թվականին՝ տասնամյակներ տևած որոնումներից հետո[22]: Հայտնվելով այնտեղ՝ այն միանում է աճող գլիկանային շղթային պեպտիդոգլիկան գլիկոզիլտրանսֆերազ (GTase, EC 2.4.1.129) ֆերմենտի օգնությամբ: Այս ռեակցիան հայտնի է որպես տրանսգլիկոզիլացում: Ռեակցիայի ընթացքում GlcNAc-ի հիդրոքսիլ խումբը միանում է գլիկանի մեջ գտնվող MurNAc-ին, ինչը դուրս է մղում լիպիդ-PP-ն գլիկանային շղթայից[20]։
  4. Վերջնական փուլում DD-տրանսպեպտիդազը (TPase, EC 3.4.16.4) խաչաձև կապեր է ստեղծում առանձին գլիկանային շղթաների միջև: Այս սպիտակուցը հայտնի է նաև որպես պենիցիլին-կապող սպիտակուց: Այս ֆերմենտի որոշ տարբերակներ իրականացնում են նաև գլիկոզիլտրանսֆերազային գործառույթը, մինչդեռ մյուսները թողնում են այդ աշխատանքը առանձին ֆերմենտի[21]:

Պսևդոպեպտիդոգլիկան

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Որոշ արքեաների շրջանում, օրինակ՝ Methanobacteriales կարգի ներկայացուցիչների և Methanopyrus ցեղի մոտ, հայտնաբերվել է պսևդոպեպտիդոգլիկան (պսևդոմուրեին)[14]։ Պսևդոպեպտիդոգլիկանի մոլեկուլում շաքարային մնացորդները β-(1,3) կապով միացված N-ացետիլգլյուկոզամինն ու N-ացետիլտալոզամինուրոնաթթուն են։ Սա այսպիսի արխեյների բջջապատերը դարձնում է կայուն լիզոցիմի հանդեպ[23]։ Պսևդոպեպտիդոգլիկանի կենսասինթեզը արդեն նկարագրված է[24]։

Ճանաչումը իմուն համակարգի կողմից

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Պեպտիդոգլիկանի ճանաչումը էվոլյուցիոն տեսանկյունից պահպանողական գործընթաց է[25]։ Ընդհանուր կառուցվածքը նման է տարբեր բակտերիալ տեսակների միջև, սակայն բազմազան փոփոխությունները կարող են մեծացնել բազմազանությունը։ Դրանք ներառում են շաքարային պոլիմերների երկարության փոփոխությունները, շաքարների կառուցվածքային փոփոխությունները, խաչաձև կապերի տարբերակները կամ ամինաթթուների փոխարինումները (հիմնականում երրորդ դիրքում)[25][26]։ Այս փոփոխությունների նպատակն է փոխել բջջապատի հատկությունները, ինչը կենսական դեր է խաղում ախտածնության մեջ[25]։

Պեպտիդոգլիկանները կարող են քայքայվել մի քանի ֆերմենտների (լիզոցիմ, գլյուկոզամինիդազ, էնդոպեպտիդազ...[25]) կողմից՝ առաջացնելով իմունախթանիչ մասնիկներ (երբեմն կոչվում են մուրոպեպտիդներ[27]), որոնք վճռորոշ նշանակություն ունեն տեր-ախտածին փոխազդեցությունների միջնորդավորման համար[26]: Դրանք ներառում են մուրամիլ դիպեպտիդը (MDP), N-ացետիլգլյուկոզամինը (NAG) կամ γ-d-գլուտամիլ-մեզո-դիամինոպիմելինաթթուն (iE-DAP)[25][27]։

Աղիքային բակտերիաների (ինչպես ախտածին, այնպես էլ կոմենսալ) պեպտիդոգլիկանը անցնում է աղիքային պատնեշը նույնիսկ ֆիզիոլոգիական պայմաններում[27]։ Մեխանիզմները, որոնց միջոցով պեպտիդոգլիկանը կամ դրա մասնիկները թափանցում են տիրոջ բջիջներ, կարող են լինել ուղղակի (փոխադրիչից անկախ) կամ անուղղակի (փոխադրիչից կախված), և դրանք միջնորդավորված են կա՛մ բակտերիայի կողմից (սեկրեցիայի համակարգեր, թաղանթային վեզիկուլներ), կա՛մ տեր բջջի կողմից (ընկալիչով միջնորդավորված, պեպտիդային փոխադրիչներ)[27]։ Բակտերիալ սեկրեցիայի համակարգերը սպիտակուցային համալիրներ են, որոնք օգտագործվում են վիրուլենտության գործոնները բակտերիալ բջջապատի միջով արտաքին միջավայր հասցնելու համար[28]։ Ներբջջային բակտերիալ ախտածինները ներխուժում են էուկարիոտիկ բջիջներ (ինչը կարող է հանգեցնել ֆագոլիզոսոմների ձևավորման և/կամ աուտոֆագիայի ակտիվացման), կամ բակտերիաները կարող են կլանվել ֆագոցիտների (մակրոֆագեր, մոնոցիտներ, նեյտրոֆիլներ...) կողմից։ Բակտերիա պարունակող ֆագոսոմն այնուհետև կարող է միաձուլվել էնդոսոմների և լիզոսոմների հետ, ինչը հանգեցնում է բակտերիաների քայքայմանը և պոլիմերային պեպտիդոգլիկանային մասնիկների ու մուրոպեպտիդների առաջացմանը[27]։

Ընկալիչներ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Բնածին իմունային համակարգը ճանաչում է ամբողջական պեպտիդոգլիկանը և պեպտիդոգլիկանային մասնիկները՝ օգտագործելով բազմաթիվ PRR-ներ (օրինաչափությունների ճանաչման ընկալիչներ), որոնք սեկրեցվում են, արտահայտվում են ներբջջային միջավայրում կամ արտահայտվում են բջջի մակերեսին[25]:

Պեպտիդոգլիկան ճանաչող սպիտակուցներ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

PGLYRP-ները (պեպտիդոգլիկան ճանաչող սպիտակուցները) առկա են միջատներից մինչև կաթնասուններ[27]։ Կաթնասուններն արտադրում են չորս տեսակի սեկրեցվող լուծելի պեպտիդոգլիկան ճանաչող սպիտակուցներ (PGLYRP-1, PGLYRP-2, PGLYRP-3 և PGLYRP-4), որոնք ճանաչում են մուրամիլ պենտապեպտիդը կամ տետրապեպտիդը[25]։ Դրանք կարող են նաև կապվել LPS-ի (լիպոպոլիսախարիդի) և այլ մոլեկուլների հետ՝ օգտագործելով պեպտիդոգլիկան-կապող ակոսից դուրս գտնվող կապող տեղամասերը[28]։ Պեպտիդոգլիկանի ճանաչումից հետո PGLYRP-ները ակտիվացնում են պոլիֆենոլօքսիդազային (PPO) մոլեկուլները, Toll կամ իմունային անբավարարության (IMD) ազդանշանային ուղիները։ Դա հանգեցնում է հակամիկրոբային պեպտիդների (AMPs) արտադրությանը[28]։

Կաթնասունների PGLYRP-ներից յուրաքանչյուրն ունի հյուսվածքային էքսպրեսիայի յուրահատուկ օրինաչափություններ: PGLYRP-1-ը հիմնականում էքսպրեսվում է նեյտրոֆիլների և էոզինոֆիլների հատիկներում[25]: PGLYRP-3-ը և 4-ը էքսպրեսվում են մի շարք հյուսվածքների կողմից, ինչպիսիք են մաշկը, քրտնագեղձերը, աչքերը կամ աղիքային տրակտը[27]: PGLYRP-1-ը, 3-ը և 4-ը ձևավորում են դիսուլֆիդային կապերով միացված հոմոդիմերներ և հետերոդիմերներ, որոնք անհրաժեշտ են դրանց բակտերիասպան ակտիվության համար[27]: Դրանց կապումը բակտերիալ բջջապատի պեպտիդոգլիկանների հետ կարող է առաջացնել բակտերիալ բջջի մահ՝ փոխազդելով բակտերիալ տարբեր տրանսկրիպցիոն կարգավորիչ սպիտակուցների հետ[25]: PGLYRP-ները հավանաբար նպաստում են բակտերիաների ոչնչացմանը՝ համագործակցելով այլ PRR-ների հետ՝ ֆագոցիտների կողմից բակտերիաների ճանաչումն ուժեղացնելու նպատակով[25]:

PGLYRP-2-ը հիմնականում էքսպրեսվում է լյարդի կողմից և սեկրեցվում արյան շրջանառության մեջ[25]: Նաև դրա էքսպրեսիան կարող է խթանվել մաշկի կերատինոցիտներում, բերանի խոռոչի և աղիքային էպիթելային բջիջներում[27]: Ի տարբերություն մյուս PGLYRP-ների, PGLYRP-2-ը չունի ուղղակի բակտերիասպան ակտիվություն: Այն օժտված է պեպտիդոգլիկան ամիդազային ակտիվությամբ․ այն հիդրոլիզում է լակտիլ-ամիդային կապը MurNAc-ի և պեպտիդոգլիկանի ցողունային պեպտիդի առաջին ամինաթթվի միջև[25][27]: Ենթադրվում է, որ PGLYRP-2-ի գործառույթն է կանխել իմունային համակարգի գերակտիվացումը և բորբոքմամբ պայմանավորված հյուսվածքների վնասումը՝ ի պատասխան NOD2 լիգանդների (տես ստորև), քանի որ MurNAc-ից պեպտիդային բաղադրիչի անջատումից հետո այդ մուրոպեպտիդներն այլևս չեն կարող ճանաչվել NOD2-ի կողմից[27]: Ավելացող ապացույցները վկայում են, որ պեպտիդոգլիկան ճանաչող սպիտակուցների ընտանիքի անդամները գերակշռող դեր են խաղում աղիքային էպիթելային բջիջների՝ կոմենսալ միկրոբիոտայի նկատմամբ հանդուրժողականության (տոլերանտության) հարցում[28][29]: Ապացուցվել է, որ PGLYRP-2-ի և 4-ի էքսպրեսիան կարող է ազդել աղիքային միկրոբիոտայի կազմի վրա[28]:

Վերջերս հայտնաբերվել է, որ PGLYRP-ները (ինչպես նաև NOD-անման ընկալիչները և պեպտիդոգլիկանային փոխադրիչները) բարձր մակարդակով էքսպրեսվում են մկների զարգացող ուղեղում[30]: PGLYRP-2-ը բարձր մակարդակով էքսպրեսվում է ուղեղի մի քանի շրջանների նեյրոններում, ներառյալ պրեֆրոնտալ կեղևը, հիպոկամպը և ուղեղիկը՝ դրանով իսկ մատնանշելով նեյրոնների վրա պեպտիդոգլիկանի հնարավոր ուղղակի ազդեցությունները: PGLYRP-2-ը բարձր մակարդակով էքսպրեսվում է նաև վաղ տարիքի երեխաների գլխուղեղի կեղևում, սակայն ոչ մեծահասակների կեղևային հյուսվածքների մեծ մասում: PGLYRP-1-ը նույնպես էքսպրեսվում է ուղեղում և շարունակում է էքսպրեսվել հասուն տարիքում[30]:

NOD-անման ընկալիչներ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հավանաբար պեպտիդոգլիկանի ամենահայտնի ընկալիչները NOD-անման ընկալիչներն են (NLRs)՝ հիմնականում NOD1-ը և NOD2-ը: NOD1 ընկալիչն ակտիվանում է iE-DAP-ի (γ-d-գլուտամիլ-մեզո-դիամինոպիմելինաթթու) կապումից հետո, մինչդեռ NOD2-ը ճանաչում է MDP-ն (մուրամիլ դիպեպտիդ)՝ իրենց LRR դոմենների միջոցով[28]: Ակտիվացումը հանգեցնում է ինքնաօլիգոմերացման, ինչի արդյունքում ակտիվանում են երկու ազդանշանային կասկադներ: Մեկը խթանում է NF-κB-ի ակտիվացումը (RIP2-ի, TAK1-ի և IKK-ի միջոցով[31]), երկրորդը հանգեցնում է MAPK ազդանշանային կասկադին: Այս ուղիների ակտիվացումը խթանում է բորբոքային ցիտոկինների և քեմոկինների արտադրությունը[25]:

NOD1-ը էքսպրեսվում է տարբեր բջջային տիպերի կողմից, ներառյալ միելոիդ ֆագոցիտները, էպիթելային բջիջները[25] և նեյրոնները[30]: NOD2-ը էքսպրեսվում է մոնոցիտներում և մակրոֆագերում, աղիքային էպիթելային բջիջներում, Պանետի բջիջներում, դենդրիտային բջիջներում, օստեոբլաստներում, կերատինոցիտներում և այլ էպիթելային բջջային տիպերում[27]: Որպես ցիտոզոլային սենսորներ, NOD1-ը և NOD2-ը պետք է կա՛մ հայտնաբերեն ցիտոզոլ մտած բակտերիաները, կա՛մ պեպտիդոգլիկանը պետք է քայքայվի՝ առաջացնելով բեկորներ, որոնք պետք է տեղափոխվեն ցիտոզոլ, որպեսզի այս սենսորները գործեն[25]:

Վերջերս ապացուցվել է, որ NLRP3-ն ակտիվանում է պեպտիդոգլիկանի միջոցով՝ NOD1-ից և NOD2-ից անկախ մեխանիզմով[27]։ Մակրոֆագերում հայտնաբերվել է, որ պեպտիդոգլիկանի քայքայումից առաջացած N-ացետիլգլյուկոզամինը ընկճում է հեքսոկինազի ակտիվությունը և խթանում դրա անջատումը միտոքոնդրիալ թաղանթից։ Այն նպաստում է NLRP3 ինֆլամասոմի ակտիվացմանը միտոքոնդրիալ թաղանթի թափանցելիության մեծացմամբ հարուցված մեխանիզմի միջոցով[27]։

NLRP1-ը նույնպես դիտարկվում է որպես պեպտիդոգլիկանի ցիտոպլազմատիկ սենսոր: Այն կարող է ճանաչել MDP-ն և խթանել IL-1-ի սեկրեցիան՝ NOD2-ի հետ կապվելու միջոցով[26][28]:

C տիպի լեկտինի ընկալիչներ (CLR)

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

C տիպի լեկտինները հիմնականում Ca2+ կախյալ սպիտակուցների գերընտանիք են, որոնք կապում են տարբեր ածխաջրեր (ներառյալ պեպտիդոգլիկանի գլիկանային կմախքը) և գործում են որպես բնածին իմունային ընկալիչներ[27]: Պեպտիդոգլիկանին կապվող CLR սպիտակուցները ներառում են մանոզ-կապող լեկտինը (MBL), ֆիկոլինները, Reg3A-ն (ռեգեներացիայի գենային ընտանիքի սպիտակուց 3A) և PTCLec1-ը[28]: Կաթնասունների մոտ դրանք սկսում են կոմպլեմենտի կասկադի լեկտինային ուղին[27]:

Toll-անման ընկալիչներ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Toll-անման ընկալիչների (TLR) դերը պեպտիդոգլիկանի ուղղակի ճանաչման գործում հակասական է[25]։ Որոշ հետազոտություններում հաղորդվել է, որ պեպտիդոգլիկանը ճանաչվում է TLR2-ի կողմից[32]։ Սակայն TLR2-ի այս խթանող ակտիվությունը կարող է պայմանավորված լինել բջջապատի լիպոպրոտեիններով և լիպոտեյխոյաթթուներով, որոնք սովորաբար համատեղ մաքրվում են պեպտիդոգլիկանի հետ։ Նաև բակտերիաների տարբեր տեսակների միջև պեպտիդոգլիկանի կառուցվածքային տատանումները կարող են նպաստել այս թեմայի վերաբերյալ տարբերվող արդյունքներին[25][27]։

Որպես պատվաստանյութ կամ ադյուվանտ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Պեպտիդոգլիկանն օժտված է իմունոլոգիական ակտիվությամբ, ինչը կարող է խթանել իմունային բջիջներին՝ մեծացնելու ցիտոկինների էքսպրեսիան և ուժեղացնելու հակամարմիններից կախված սպեցիֆիկ պատասխանը, երբ այն համակցվում է պատվաստանյութի հետ կամ օգտագործվում է որպես առանձին ադյուվանտ[28]։ MDP-ն, որը պեպտիդոգլիկանի հիմնական միավորն է, սկզբնապես օգտագործվել է որպես Ֆրեյնդի ադյուվանտի ակտիվ բաղադրիչ[28]։ Staphylococcus aureus-ից ստացված պեպտիդոգլիկանն օգտագործվել է որպես պատվաստանյութ մկներին պաշտպանելու համար․ ցույց է տրվել, որ պատվաստանյութի ներարկումից 40 շաբաթ անց մկները ողջ են մնացել S. aureus-ի բարձր մահացու դոզայով վարակումից հետո[33]։

Ընկճում և քայքայում

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Որոշ հակաբակտերիալ դեղամիջոցներ, ինչպիսին է պենիցիլինը, խաթարում են պեպտիդոգլիկանի արտադրությունը՝ կապվելով բակտերիալ ֆերմենտների հետ, որոնք հայտնի են որպես պենիցիլին-կապող սպիտակուցներ կամ DD-տրանսպեպտիդազներ[6]: Պենիցիլին-կապող սպիտակուցները ձևավորում են կապեր պեպտիդոգլիկանի օլիգոպեպտիդային լայնակի կապերի միջև: Որպեսզի բակտերիալ բջիջը վերարտադրվի երկու կեսի բաժանման միջոցով, ավելի քան մեկ միլիոն պեպտիդոգլիկանային ենթամիավորներ (NAM-NAG+օլիգոպեպտիդ) պետք է միանան գոյություն ունեցող ենթամիավորներին[34]: Տրանսպեպտիդազները կոդավորող գեների մուտացիաները, որոնք հանգեցնում են հակաբիոտիկի հետ փոխազդեցության նվազմանը, հակաբիոտիկակայունության առաջացման զգալի աղբյուր են[35]: Քանի որ պեպտիդոգլիկանը բացակայում է նաև L-ձև բակտերիաների և միկոպլազմաների մոտ, երկուսն էլ կայուն են պենիցիլինի նկատմամբ:

Պեպտիդոգլիկանի սինթեզի այլ փուլեր նույնպես կարող են թիրախավորվել: Արտաքին օգտագործման հակաբիոտիկ բացիտրացինը թիրախավորում է C-55-իզոպրենիլ պիրոֆոսֆատի օգտագործումը: Լանտիբիոտիկները, որոնք ներառում են սննդային կոնսերվանտ նիզինը, թիրախավորում են լիպիդ II-ը[36]:

Լիզոցիմը, որը հայտնաբերվում է արցունքի մեջ և հանդիսանում է մարմնի բնածին իմունային համակարգի մաս, իր հակաբակտերիալ ազդեցությունն իրականացնում է պեպտիդոգլիկանի β-(1,4)-գլիկոզիդային կապերը քայքայելու միջոցով: Լիզոցիմն ավելի արդյունավետ է գործում գրամ-դրական բակտերիաների դեմ, որոնցում պեպտիդոգլիկանային բջջապատը բաց է, քան գրամ-բացասական բակտերիաների դեմ, որոնք ունեն պեպտիդոգլիկանի շերտը ծածկող լիպոպոլիսախարիդի արտաքին շերտ[31]: Բակտերիալ պեպտիդոգլիկանի մի քանի մոդիֆիկացիաներ կարող են հանգեցնել լիզոցիմի կողմից քայքայման նկատմամբ կայունության: Բակտերիաների զգայունությունը քայքայման նկատմամբ զգալիորեն կախված է նաև հակաբիոտիկների ազդեցությունից: Հակաբիոտիկների ազդեցությանը ենթարկված բակտերիաները սինթեզում են պեպտիդոգլիկան, որը պարունակում է ավելի կարճ շաքարային շղթաներ և թույլ է կապակցված, ինչի հետևանքով այս պեպտիդոգլիկանն ավելի հեշտությամբ է քայքայվում լիզոցիմի կողմից[28]:

Ծանոթագրություններ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
  1. ↑ 1,0 1,1 Madigan, Michael T.; Martinko, John M.; Bender, Kelly S.; Buckley, Daniel H.; Stahl, David A. (2015). Brock Biology of Microorganisms (14 ed.). Boston: Pearson Education Limited. էջեր 66–67. ISBN 978-1-292-01831-7.
  2. ↑ Mehta A (2011 թ․ մարտի 20). «Animation of Synthesis of Peptidoglycan Layer». PharmaXChange.info.
  3. ↑ Belgrave AM, Wolgemuth CW (2013 թ․ հունիս). «Elasticity and biochemistry of growth relate replication rate to cell length and cross-link density in rod-shaped bacteria». Biophysical Journal. 104 (12): 2607–2611. Bibcode:2013BpJ...104.2607B. doi:10.1016/j.bpj.2013.04.028. PMC 3686348. PMID 23790368.
  4. ↑ Purcell A (2016 թ․ մարտի 18). «Bacteria». Basic Biology.
  5. ↑ Hogan CM (2014 թ․ հոկտեմբերի 12). «Bacteria». In Draggan S, Cleveland CJ (eds.). Encyclopedia of Earth. Washington DC: National Council for Science and the Environment.
  6. ↑ 6,0 6,1 Salton MR, Kim KS (1996). «Structure». In Baron S, և այլք: (eds.). Structure. In: Baron's Medical Microbiology (4th ed.). Univ of Texas Medical Branch. ISBN 978-0-9631172-1-2. PMID 21413343.
  7. ↑ Demchick P, Koch AL (1996 թ․ փետրվար). «The permeability of the wall fabric of Escherichia coli and Bacillus subtilis». Journal of Bacteriology. 178 (3): 768–773. doi:10.1128/jb.178.3.768-773.1996. PMC 177723. PMID 8550511.
  8. ↑ «2.3: The Peptidoglycan Cell Wall». Biology LibreTexts (անգլերեն). 2016 թ․ մարտի 1. Վերցված է 2023 թ․ նոյեմբերի 5-ին.
  9. ↑ Huang KC, Mukhopadhyay R, Wen B, Gitai Z, Wingreen NS (2008 թ․ դեկտեմբեր). «Cell shape and cell-wall organization in Gram-negative bacteria». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (49): 19282–19287. Bibcode:2008PNAS..10519282H. doi:10.1073/pnas.0805309105. PMC 2592989. PMID 19050072.
  10. ↑ Ryan KJ, Ray CG, eds. (2004). Sherris Medical Microbiology (4th ed.). McGraw Hill. ISBN 978-0-8385-8529-0.
  11. ↑ Schleifer KH, Kandler O (1972 թ․ դեկտեմբեր). «Peptidoglycan types of bacterial cell walls and their taxonomic implications». Bacteriological Reviews. 36 (4): 407–477. doi:10.1128/MMBR.36.4.407-477.1972. PMC 408328. PMID 4568761.
  12. ↑ 12,0 12,1 Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (1990 թ․ հունիս). «Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (12): 4576–4579. Bibcode:1990PNAS...87.4576W. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. PMC 54159. PMID 2112744.
  13. ↑ Kandler O, Hippe H (1977 թ․ մայիս). «Lack of peptidoglycan in the cell walls of Methanosarcina barkeri». Archives of Microbiology. 113 (1–2): 57–60. Bibcode:1977ArMic.113...57K. doi:10.1007/BF00428580. PMID 889387. S2CID 19145374.
  14. ↑ 14,0 14,1 Kandler O, König H (1998 թ․ ապրիլ). «Cell wall polymers in Archaea (Archaebacteria)». Cellular and Molecular Life Sciences. 54 (4): 305–308. doi:10.1007/s000180050156. PMC 11147200. PMID 9614965. S2CID 13527169. {{cite journal}}: Check |pmc= value (օգնություն)
  15. ↑ Kandler G, Kandler O (1954). (Article in English available). «[Studies on morphology and multiplication of pleuropneumonia-like organisms and on bacterial L-phase, I. Light microscopy]» [Studies on morphology and multiplication of pleuropneumonia-like organisms and on bacterial L-phase, I. Light microscopy (now mycoplasmas and L-form bacteria)]. Archiv für Mikrobiologie (German). 21 (2): 178–201. doi:10.1007/BF01816378. PMID 14350641. S2CID 21257985.{{cite journal}}: CS1 սպաս․ չճանաչված լեզու (link)
  16. ↑ Leaver M, Domínguez-Cuevas P, Coxhead JM, Daniel RA, Errington J (2009 թ․ փետրվար). [see also Erratum, 23 July 2009, Nature, vol. 460, p.538]. «Life without a wall or division machine in Bacillus subtilis». Nature. 457 (7231): 849–853. Bibcode:2009Natur.457..849L. doi:10.1038/nature07742. PMID 19212404. S2CID 4413852.
  17. ↑ Kandler O (1994). «The early diversification of life». In Bengtson S (ed.). Early Life on Earth. Nobel Symposium 84. New York: Columbia U.P. էջեր 221–270. ISBN 978-0-231-08088-0.
  18. ↑ Kandler O (1998). «The early diversification of life and the origin of the three domains: A proposal». In Wiegel J, Adams MW (eds.). Thermophiles: The keys to molecular evolution and the origin of life?. London: Taylor and Francis Ltd. էջեր 19–31. ISBN 978-0-203-48420-3.
  19. ↑ «The Prokaryotic Cell: Bacteria». Արխիվացված է օրիգինալից 2010 թ․ հուլիսի 26-ին. Վերցված է 2011 թ․ մայիսի 1-ին.
  20. ↑ 20,00 20,01 20,02 20,03 20,04 20,05 20,06 20,07 20,08 20,09 20,10 White D (2007). The physiology and biochemistry of prokaryotes (3rd ed.). NY: Oxford University Press Inc.
  21. ↑ 21,00 21,01 21,02 21,03 21,04 21,05 21,06 21,07 21,08 21,09 Otten C, Brilli M, Vollmer W, Viollier PH, Salje J (2018 թ․ հունվար). «Peptidoglycan in obligate intracellular bacteria». Molecular Microbiology. 107 (2): 142–163. doi:10.1111/mmi.13880. PMC 5814848. PMID 29178391.
  22. ↑ Sham LT, Butler EK, Lebar MD, Kahne D, Bernhardt TG, Ruiz N (2014 թ․ հուլիս). «Bacterial cell wall. MurJ is the flippase of lipid-linked precursors for peptidoglycan biogenesis». Science. 345 (6193): 220–222. Bibcode:2014Sci...345..220S. doi:10.1126/science.1254522. PMC 4163187. PMID 25013077.
  23. ↑ Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP (2009). Brock Biology of Microorganisms (12th ed.). San Francisco, CA: Pearson/Benjamin Cummings.
  24. ↑ König H, Kandler O, Hammes W (1989 թ․ հունվար). «Biosynthesis of pseudomurein: isolation of putative precursors from Methanobacterium thermoautotrophicum». Canadian Journal of Microbiology. 35 (1): 176–181. doi:10.1139/m89-027. PMID 2720492.
  25. ↑ 25,00 25,01 25,02 25,03 25,04 25,05 25,06 25,07 25,08 25,09 25,10 25,11 25,12 25,13 25,14 25,15 25,16 Wolf AJ, Underhill DM (2018 թ․ ապրիլ). «Peptidoglycan recognition by the innate immune system». Nature Reviews. Immunology. 18 (4): 243–254. doi:10.1038/nri.2017.136. PMID 29292393. S2CID 3894187.
  26. ↑ 26,0 26,1 26,2 Bersch KL, DeMeester KE, Zagani R, Chen S, Wodzanowski KA, Liu S, և այլք: (2021 թ․ ապրիլ). «Bacterial Peptidoglycan Fragments Differentially Regulate Innate Immune Signaling». ACS Central Science. 7 (4): 688–696. doi:10.1021/acscentsci.1c00200. PMC 8155477. PMID 34056099.
  27. ↑ 27,00 27,01 27,02 27,03 27,04 27,05 27,06 27,07 27,08 27,09 27,10 27,11 27,12 27,13 27,14 27,15 27,16 Bastos PA, Wheeler R, Boneca IG (2021 թ․ հունվար). «Uptake, recognition and responses to peptidoglycan in the mammalian host». FEMS Microbiology Reviews. 45 (1) fuaa044. doi:10.1093/femsre/fuaa044. PMC 7794044. PMID 32897324.
  28. ↑ 28,00 28,01 28,02 28,03 28,04 28,05 28,06 28,07 28,08 28,09 28,10 Sun Q, Liu X, Li X (2022 թ․ փետրվար). «Peptidoglycan-based immunomodulation». Applied Microbiology and Biotechnology. 106 (3): 981–993. doi:10.1007/s00253-022-11795-4. PMID 35076738. S2CID 246276803.
  29. ↑ Liang Y, Yang L, Wang Y, Tang T, Liu F, Zhang F (2022 թ․ դեկտեմբեր). «Peptidoglycan recognition protein SC (PGRP-SC) shapes gut microbiota richness, diversity and composition by modulating immunity in the house fly Musca domestica». Insect Molecular Biology. 32 (2): 200–212. doi:10.1111/imb.12824. PMID 36522831. S2CID 254807823.
  30. ↑ 30,0 30,1 30,2 Gonzalez-Santana A, Diaz Heijtz R (2020 թ․ օգոստոս). «Bacterial Peptidoglycans from Microbiota in Neurodevelopment and Behavior» (PDF). Trends in Molecular Medicine. 26 (8): 729–743. doi:10.1016/j.molmed.2020.05.003. PMID 32507655. S2CID 219539658.
  31. ↑ 31,0 31,1 Murphy K, Weaver C, Janeway C (2017). Janeway's immunobiology (9th ed.). New York: Garland Science. էջեր 45, 96–98. ISBN 978-0-8153-4505-3. OCLC 933586700.
  32. ↑ Yoshimura A, Lien E, Ingalls RR, Tuomanen E, Dziarski R, Golenbock D (1999 թ․ հուլիս). «Cutting edge: recognition of Gram-positive bacterial cell wall components by the innate immune system occurs via Toll-like receptor 2». Journal of Immunology. 163 (1): 1–5. doi:10.4049/jimmunol.163.1.1. PMID 10384090. S2CID 23630870.
  33. ↑ Capparelli R, Nocerino N, Medaglia C, Blaiotta G, Bonelli P, Iannelli D (2011-12-01). Cardona PJ (ed.). «The Staphylococcus aureus peptidoglycan protects mice against the pathogen and eradicates experimentally induced infection». PLOS ONE. 6 (12) e28377. Bibcode:2011PLoSO...628377C. doi:10.1371/journal.pone.0028377. PMC 3228750. PMID 22145040.
  34. ↑ Bauman R (2007). Microbiology with Diseases by Taxonomy (2nd ed.). Benjamin Cummings. ISBN 978-0-8053-7679-1.
  35. ↑ Spratt BG (1994 թ․ ապրիլ). «Resistance to antibiotics mediated by target alterations». Science. 264 (5157): 388–393. Bibcode:1994Sci...264..388S. doi:10.1126/science.8153626. PMID 8153626. S2CID 30578841.
  36. ↑ Sarkar P, Yarlagadda V, Ghosh C, Haldar J (2017 թ․ մարտ). «A review on cell wall synthesis inhibitors with an emphasis on glycopeptide antibiotics». MedChemComm. 8 (3): 516–533. doi:10.1039/c6md00585c. PMC 6072328. PMID 30108769.
Ստացված է «https://hy.wikipedia.org/w/index.php?title=Պեպտիդոգլիկան&oldid=10675900» էջից