De teichoic syrer er polyanioniske glucopolímeros som er en del af cellevæggen af Gram-negative bakterier. De bestanddele monomerer af disse syrer er polyalcholerne glycerol og ribitol, som er bundet gennem phosphodiesterbindinger.
De er blevet klassificeret i teichoinsyrer og lipolyteichoic syrer baseret på deres sammensætning og placering i bakteriecellen. Førstnævnte interagerer med det peptidoglycan, der er til stede i cellevæggen, medens sidstnævnte forankrer lipid-dobbeltlaget takket være dets tilknytning til lipider.
Teichoinsyres kemiske struktur. Af Cvf-ps fra Wikimedia Commons.
Mange funktioner er dem, der er tilskrevet disse polymerer, blandt dem er at tilvejebringe stivhed til væggen og tilvejebringe en høj massefylde af negativ ladning. Sidstnævnte kan hjælpe med at fremskynde mange fysiologiske processer, såsom forøget mobilisering af divalente ioner, såsom magnesium.
Struktur
Teichoinsyrer er polymerer af en polyol, der godt kan være glycerol eller rubitol.
Disse typer polymerer kaldes polyanioniske glykopolymerer på grund af deres rigdom i negativt ladede grupper. I dem er monomererne af polyolen bundet gennem phosphodiesterbindinger og forbundet med alaninestere og glycosylgrupper.
Fordeling
Cellevæg af Gram-positive bakterier. Af Franciscosp2 fra Wikimedia Commons.
Disse syrer er beskrevet som vigtige bestanddele i cellevæggen af grampositive bakterier, kendetegnet ved at have et tykt lag af peptidoglycan.
Peptidoglycan er en polymer, der består af N-acetylmuraminsyre og N-acetylglucosamin-molekyler. Teichoinsyrer er kovalent bundet til hver N-acetyl-muraminsyrerest, hvilket giver væggen en høj negativ ladningstæthed.
Derudover har det vist sig, at visse teichoinsyrer kan binde til nogle lipider, der er til stede i plasmamembranerne i bakterier. Produktet fra denne forening er blevet kaldt lipoteichoic acid.
På dette tidspunkt er det vigtigt at nævne, at de forskellige slægter og eksisterende arter af store positive bakterier adskiller sig i den type teichoinsyrer, der er forbundet med deres vægge og membraner.
Sidstnævnte er derfor blevet anvendt som nyttige markører til serologisk klassificering og identifikation af slægter og arter af Gram-positive bakterier.
Historie
Undersøgelser af funktionen af polyalkoholerne cytidindiphosphat-glycerol og cytidindiphosphatoribitol (bestanddele af teichosyrer) gjorde det muligt for første gang at påvise disse syrer i membranen til gram-positive bakterier i 1958.
Faktisk gjorde isoleringen af disse polyalkoholer det muligt at vise, at både ribitolphosphat og glycerolphosphat danner polymerer. Disse blev kaldt teichosyrer fra den græske "teichos", som betyder væg.
Denne generelle betegnelse af teichosyrer har gennemgået ændringer, da strukturelle variationer i disse polymerer og forskellige subcellulære placeringer er blevet opdaget.
I første omgang blev udtrykkene polyribitholphosphat-teichoinsyrer og polyglycerolphosphat-teichoinsyrer anvendt til at henvise til den type alkohol, der udgør polymeren.
Da polyglycerolphosphatpolymerer imidlertid viste sig at være forbundet med membraner af bakterier uden cellevægge, blev de kaldt membranteikosyrer.
Flere år senere, når amfifile komplekser af teichoinsyrer blev påvist kovalent bundet til membranglycolipider, opstod navnet lipoteichoinsyrer.
Nu er der på nuværende tidspunkt to endelige navne: teichoinsyrer og lipoteichoinsyrer. Den første henviser til dem, der interagerer med den peptidoglycan, der er til stede i bakterievæggene, og den anden henviser til dem, der forankres til plasmamembranen gennem hydrofobe interaktioner.
Funktioner
Teichoinsyrer, der er beskrevet som vigtige bestanddele i cellevæggen af Gram-positive bakterier, udfører adskillige funktioner på dette niveau.
Ud over at give væggen større strukturel understøtning giver de den en høj negativ ladningstæthed. Denne sidste funktion giver disse bakterier mulighed for:
- Forøg evnen til at klæbe til underlag. Dette er takket være etableringen af elektrostatiske interaktioner mellem de negativt ladede grupper af polyalcoler og de positivt ladede rester, der er til stede i ekstracellulære molekyler.
- Fremme og kontrollere mobilisering af divalente kationer som magnesium, som på grund af deres positive ladning tiltrækkes stærkere mod væggen.
En anden funktion, der tilskrives teichosyrer, er at tilvejebringe tolerance over for varmestress og osmotisk stress. Dette skyldes det faktum, at det har set, at bakterier, der mangler teichosyrer, ikke kan modstå høje temperaturer eller vokse i meget saltmiljøer.
Derudover ser det ud til, at teichoinsyrer alene eller i kombination med peptidoglycan fungerer som aktivatorer af immunresponsen. Det vil sige, de fungerer som immunogener.
Vægteikosyrer i væggen
Staphylococcus aureus er en Gram-positiv bakterie fordelt over hele verden, der er ansvarlig for at forårsage en lang række hud-, luftvejssygdomme og blodsygdomme.
Teikosyrer, der er forbundet med væggen af denne bakterie, giver den egenskaber, der giver den mulighed for at øge sin patogenicitet.
Nogle af disse egenskaber er:
- Den høje vedhæftningsevne til epitelceller og slimhindeceller i organismen, som de inficerer, hvilket tillader en hurtig og effektiv invasion.
- Modstand mod virkningen af ß-lactam-antibiotika såsom penicillin.
- Forøgelse i erhvervelsen af resistensgener ved vandret overførsel.
På den anden side er det vigtigt at bemærke, at de på samme måde, som de forøger patogenicitet, er meget immunogene. Det vil sige, de er i stand til hurtigt at aktivere immunresponsen fra den vært, de inficerer.
I denne forstand:
- De stimulerer den hurtige produktion af antistoffer.
- De aktiverer komplementet og favoriserer hurtig migrering af immunsystemets celler til infektionskilden.
Endelig er det relevant at nævne, at glycosyleringen af disse teichosyrer også udgør en bestemmende faktor for patogen-vært-interaktioner.
Referencer
- Armstrong JJ, Baddiley J, Buchanan JG, Carss B. Nucleotides og bakteriecellevæggen. 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 teichosyre fra Lactobacillus arabinosus. Biochem J. 1962; 85: 420-431.
- Knox KW, Wicken AJ. Serologiske undersøgelser af teichoinsyrerne i Lactobacillus plantarum. Inficere immun. 1972, 6: 43-49.
- Rohde M. Den Gram-positive bakteriecellevæg. 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 sanser Staphylococcus aureus væg Teichoic syre gennem Langerin for at inducere inflammatoriske reaktioner. mBio. 2019; 10 (3): 1-14.
- Teichoinsyres kemiske struktur. Af Cvf-ps fra Wikimedia Commons.