Su teihoične kiseline su polianionski glucopolímeros koja su sastavni dio stanične stijenke Gram-negativne bakterije. Sastavni monomeri ovih kiselina su polialkoli glicerol i ribitol, koji su povezani fosfodiesterskim vezama.
Oni su razvrstani u teihoične kiseline i lipoliteikoične kiseline na temelju njihovog sastava i položaja u bakterijskoj stanici. Prvi komuniciraju s peptidoglikanom koji se nalazi u staničnoj stijenci, dok se drugi usidre u lipidnom dvosloju zahvaljujući povezanosti s lipidima.
Kemijska struktura teihoične kiseline. Autor Cvf-ps, iz Wikimedia Commons.
Mnoge su funkcije pripisane ovim polimerima, među kojima su one koje pružaju krutost zidu i osiguravaju visoku gustoću negativnog naboja. Potonje može pomoći u ubrzavanju mnogih fizioloških procesa poput povećane mobilizacije dvovalentnih iona poput magnezija.
Struktura
Teikoične kiseline su polimeri poliola, koji može biti glicerol ili rubitol.
Ove vrste polimera nazivaju se polianionski glikopolimeri zbog bogatstva u negativno nabijenim skupinama. U njima su monomeri poliola povezani fosfodiesterskim vezama i povezani s esterima alanina i glikozilnim skupinama.
Distribucija
Stanična stijenka gram pozitivnih bakterija. Autor Franciscosp2, iz Wikimedia Commons.
Te kiseline su opisane kao važni sastojci stanične stijenke gram pozitivnih bakterija, karakterizirane debelim slojem peptidoglikana.
Peptidoglikan je polimer kojeg čine N-acetil muramna kiselina i N-acetilglukozamin molekule. Teikoične kiseline kovalentno se vežu za svaki ostatak N-acetil-mramorne kiseline, obuzimajući zid visokom negativnom gustoćom naboja.
Uz to, otkriveno je da se određene teihoične kiseline mogu vezati za neke lipide u plazma membranama u bakterijama. Proizvod ove zajednice nazvan je lipoteihoična kiselina.
U ovom je trenutku važno spomenuti da se različiti rodovi i postojeće vrste velikih pozitivnih bakterija razlikuju u vrsti teikoičnih kiselina koje su povezane sa njihovim zidovima i membranama.
Stoga su ovi potonji korišteni kao korisni markeri za serološku klasifikaciju i identifikaciju rodova i vrsta gram-pozitivnih bakterija.
Povijest
Studije o funkciji polialkohola citidin difosfat-glicerol i citidin difosfatoribitol (sastojci teikoične kiseline) omogućile su 1958. otkrivanje ovih kiselina u membrani Gram pozitivnih bakterija.
U stvari, izolacija ovih polialkohola omogućila je pokazivanje da i ribitol fosfat i glicerol-fosfat tvore polimere. Nazvane su teikoične kiseline s grčkog "teichos" što znači zid.
Ova opća oznaka teikoične kiseline pretrpjela je modifikacije kao strukturne varijacije u tim polimerima i otkrivena su različita subcelularna mjesta.
U prvom slučaju, izrazi poliribitholfosfat-teihoične kiseline i poliglicerolfosfat-teihoične kiseline upotrijebljeni su za označavanje vrste alkohola koji čini polimer.
Međutim, budući da je pronađeno da su polimerirolfosfatni polimeri povezani s membranama bakterija bez stanične stijenke, nazvani su membranskim teikoičnim kiselinama.
Nekoliko godina kasnije, kada su otkriveni amfifilni kompleksi teikoične kiseline kovalentno vezani na membranske glikolipide, nastalo je ime lipoteikoične kiseline.
Trenutno postoje dva konačna imena: teihoične i lipoteikoične kiseline. Prvi se odnosi na one koji djeluju s peptidoglikanom koji je prisutan u bakterijskim zidovima, a drugi se odnosi na one koji se usidre u plazma membrani hidrofobnim interakcijama.
Značajke
Teikoične kiseline koje su opisane kao važni sastojci stanične stijenke Gram pozitivnih bakterija obavljaju brojne funkcije na ovoj razini.
Osim što zidu daju veću konstrukcijsku potporu, pružaju mu i veliku negativnu gustoću naboja. Ova posljednja značajka ovim bakterijama omogućuje:
- Povećati sposobnost lijepljenja podloge. To je zahvaljujući uspostavljanju elektrostatičkih interakcija između negativno nabijenih skupina polikalkolesa i pozitivno nabijenih ostataka prisutnih u izvanćelijskim molekulama.
- Olakšati i kontrolirati mobilizaciju dvovalentnih kationa poput magnezija koji se zbog svog pozitivnog naboja jače privlače prema zidu.
Druga funkcija koja se pripisuje teikoičnim kiselinama je pružanje tolerancije na toplinski stres i osmotski stres. To je zbog činjenice da je viđeno da bakterije kojima nedostaje tehijska kiselina ne mogu izdržati visoke temperature ili rasti u vrlo slanom okruženju.
Nadalje, čini se da teikoične kiseline same ili u kombinaciji s peptidoglikanima djeluju kao aktivatora imunološkog odgovora. Odnosno, djeluju kao imunogeni.
Zidne teikonske kiseline u
Staphylococcus aureus je Gram pozitivna bakterija distribuirana u cijelom svijetu, odgovorna za izazivanje širokog spektra kožnih, respiratornih i krvnih bolesti.
Teikoične kiseline povezane sa stijenkom ove bakterije daju joj svojstva koja mu omogućuju povećanje patogenosti.
Neka od ovih svojstava su:
- Visoka sposobnost adhezije na stanice epitela i sluznice organizma koje zaraze, što omogućava brzu i učinkovitu invaziju.
- Otpornost na djelovanje β-laktamskih antibiotika poput penicilina.
- Povećanje stjecanja gena otpornosti horizontalnim prijenosom.
S druge strane, važno je napomenuti da su na isti način na koji pojačavaju patogenost, visoko imunogeni. Odnosno, sposobni su brzo aktivirati imunološki odgovor domaćina kojeg zaraze.
U tom smislu:
- Potiču brzu proizvodnju antitijela.
- Aktiviraju komplement i favoriziraju brzu migraciju stanica imunološkog sustava na izvor infekcije.
Konačno, važno je spomenuti da glikozilacija ovih teikoičnih kiselina također predstavlja odlučujući faktor interakcije patogen i domaćin.
Reference
- Armstrong JJ, Baddiley J, Buchanan JG, Carss B. Nukleotidi i stanična stijenka bakterija. Priroda. 1958; 2: 1692-1693.
- Brown S, Santa Maria JP, Walker S. Zidne tehoične kiseline gram-pozitivnih bakterija. Annu Rev Microbiol. 2013 67: 1-28.
- Critcheley P, Archibald AR, Baddiley. Intracelularna tehijska kiselina iz bakterije Lactobacillus arabinosus. Biochem J. 1962; 85: 420-431.
- Knox KW, Wicken AJ. Serološke studije o teikoičnim kiselinama Lactobacillus plantarum. Infect Immun. 1972. godine; 6: 43-49.
- Rohde M. Gram-pozitivni zid bakterijskih stanica. Spektar mikrobiola. 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. Langerhansove stanice osjetljive na stafilokok aureus zida Tehihoična kiselina kroz Langerin da izazove upalne reakcije. mBio. 2019; 10 (3): 1-14.
- Kemijska struktura teihoične kiseline. Autor Cvf-ps, iz Wikimedia Commons.