Přeskočit na obsah

Peptidoglykan

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
stavba peptidoglykanu

Peptidoglykan,také známý jakomurein,jepolysacharid,který je základní složkoubuněčné stěnybakterií.

Struktura

[editovat|editovat zdroj]

Skládá se ze dvou za sebou se řadícíchaminosacharidů,a toN-acetylglukosaminu(NAG) akyseliny acetylmuramové(NAM nebo MurNAc), které jsou spojenybeta-1,4 glykosidickými vazbami.Na COOH- skupině k. acetylmuramové je navázaný oligopeptidový řetězec ze 3-5 aminokyselin. Tyto „řetízky “jsou navzájem spojené a vytvářejí síť.

Podle uspořádání buněčné stěny rozeznáváme bakteriegrampozitivní(G+) agramnegativní(G-). Grampozitivní bakterie mají vně plazmatické membrány silnou vrstvu peptidoglykanu (20-80 nm), gramnegativní bakterie mají tenkou vrstvu peptidoglykanu (7-8 nm), která je ještě překrytá druhou plazmatickou membránou. U G+ tvoří peptidoglykan až 90 %buněčné stěny,u G- kolem 10 %.[1]

Modifikace

[editovat|editovat zdroj]

Celkově je známo přes 100 různých peptidoglykanů.[1]Jejich celková struktura je sice podobná napříč bakteriálními druhy, ale diverzita je způsobená přítomností různých modifikací. Ty zahrnují např. modifikace délkypolysacharidů,modifikace struktury cukerných jednotek (NAG a NAM), rozdílnosti ve způsobu jejich provázání, nebo substituce (nahrazení)aminokyselinvpeptidovémřetězci (zejména na třetí pozicitripletu).[2][3]Cílem těchto modifikací je pozměnit vlastnosti buněčné stěny, která hraje významnou roli vpatogenezi.[2]

Degradace a přenos do hostitelských buněk

[editovat|editovat zdroj]

Peptidoglykany mohou být degradovány mnohaenzymy(jako jsoulysozym,nebo některé endopeptidázy[2]), což vede k produkci jeho fragmentů (muropeptidů[4]), které stimulujíimunitní systémhostitele. Takovými imunologicky významnými fragmenty jsou např. MDP (muramyl dipeptid),NAG(N-acetylglukosamin) nebo iE-DAP (kyselina γ-d-glutamyl-meso-diaminopimelická).[2][4]

Peptidoglykan zestřevních bakterií(jakpatogenních,tak i těchkomenzálních) přirozeně prochází přes střevní bariéru.[4]Mechanismy, kterými mohou peptidoglykan a jeho fragmenty vstupovat do hostitelských buněk, mohou být přímé nebo nepřímé (závislé na přenašečích), a mohou být primárně zprostředkované bakterií (sekreční systémy,membránové váčky) nebo hostitelskou buňkou (peptidovépřenašeče,receptorem zprostředkovaná endocytóza).[4]Bakteriální sekreční systémy jsou proteinové komplexy sloužící k přenosu virulentních faktorů přes membránu a buněčnou stěnu do vnějšího prostředí.[5]Intracelulární patogenní bakterie se dostávají do hostitelské buňky, což může vést k tvorbě fagolysozomů a/nebo kautofagii;nebo může být bakterie pohlcenafagocytem(jako jsou třebamakrofágy,monocytyneboneutrofily).Fagozomobsahující bakterii poté může splynout slysozomem,což vede k degradaci jeho obsahu a tedy i tvorbě peptidoglykanových fragmentů.[4]

Receptory peptidoglykanů

[editovat|editovat zdroj]

Přirozený imunitní systém vnímá peptidoglykan a jeho fragmenty pomocí mnoha receptorů, tzv. PRR (pattern-recognition receptor), které jsou sekretované, cytoplasmatické, nebo povrchové (membránové).[2]

PGLYRP

[editovat|editovat zdroj]

PGLYRP (z anglického "peptidoglycan recognition proteins" ), jsoureceptoryspecializované na rozeznávání peptidoglykanů. Vyskytují se u živočichů od hmyzu až po savce[4](nicméně většina jejich výzkumu byla provedena na mouše, myši a člověku). Savci produkují 4 typy rozpustných PGLYRP (označují se PGLYRP-1, 2, 3 a 4), které rozeznávají muramyl pentapeptid nebo tetrapeptid.[2]Mimo žlábek, který váže peptidoglykanové fragmenty, se na ně může vázat (a tedy mohou rozpoznávat) i jiné molekuly, jako např. bakteriálnílipopolysacharid(LPS).[5]Po rozeznání peptidoglykanu PGLYRP aktivují polyfenol oxidázu, Toll nebo IMD signalizační dráhy. To potom vede k produkciantimikrobiálních peptidů(AMP).[5]

Každý ze čtyř savčích PGLYRP je exprimován na jiném spektru buněk. PGLYRP-1 se nachází především v granulíchneutrofilůaeosinofilů.[2]PGLYRP-3 a 4 jsou exprimovány buňkami mnoha tkání a orgánů, jako je napříkladkůže,potní žlázy,očinebo výstelkatrávicího traktu.[4]PGLYRP-1, 3 a 4 tvoříhomodimeryneboheterodimerya majíbaktericidnívlastnosti.[4]Jejich vazba na peptidoglykany bakteriální buněčné stěny může indukovat smrt bakteriální buňky, interakcí s mnoha jejími proteiny regulujícímitranskripci.[2]

PGLYRP-2 je primárně tvořen vjátrecha je uvolňován dokrevního oběhu.[2]Jehoexpresevšak může být indukována i v kožníchkeratinocytechnebo vepiteliálníchbuňkách ústní dutiny a střeva.[4]Na rozdíl od ostatních savčích typů PGLYRP nemá PGLYRP-2 přímé baktericidní vlastnosti, ale štěpí vazbu mezi MurNAc a prvníaminokyselinoupeptidu.[2][4]Funkcí PGLYRP-2 by mohla být prevence příliš silné aktivace imunitního systému a tím způsobeného poškození tkání v reakci na ligandy receptoruNOD2(viz níže), neboť po rozštěpení zmíněné vazby nemůže být muropeptid rozeznán receptorem NOD2.[4]V poslední době se množí důkazy o tom, že PGLYRP hrají velkou roli vtolerancikomenzálních bakterií buňkami střevního epitelu.[5][6]Bylo také prokázáno, že změny v expresi PGLYRP-2 a 4 mohou vést ke změnám složení střevní mikrobioty.[5]

Nedávno bylo objeveno, že PGLYRP (stejně jako níže zmíněné NOD-like receptory, nebo peptidoglykanové přenašeče) jsou silně exprimované i ve vyvíjejícím se mozku myší.[7]PGLYRP-2 je exprimován naneuronechněkolika částí mozku, což napovídá možnému přímému vlivu peptidoglykanů na neurony. PGLYRP-2 je přítomný i na neuronech v kůřemozečkuu malých dětí, ale u dospělých již ne. Naopak PGLYRP-1 je exprimován v mozku i u dospělých.[7]

NOD-like receptory (NLR)

[editovat|editovat zdroj]

Pravděpodobně nejznámějšími receptory peptidoglykanů jsouNOD-like receptory(NLRs), zejména NOD1 a NOD2. Receptor NOD1 je aktivován po vazbě iE-DAP, zatímco NOD2 váže MDP.[5]Aktivace receptorů vede k self-oligomerizaci, která vede k aktivaci dvou signálních kaskád. Jedna z nich aktivujeNF-kB,druhá vede kMAPKsignalizační kaskádě.[8]Aktivace těchto kaskád indukuje produkci prozánětlivýchcytokinůachemokinů.[2]

NOD1 je exprimován různými typy buněk včetně fagocytů, epiteliálních buněk[2]a neuronů[7].NOD2 je přítomný namonocytech,makrofázích,buňkách střevního epitelu,dendritických buňkách,osteoblastech,keratinocytech a dalších typech buněk.[4]Jelikož NOD1 a NOD2 se nachází vcytoplasmě,detekují přítomnost bakterií uvnitř buňky nebo přítomnost peptidoglykanových fragmentů, které bylytransportoványdo buňky přes membránu.[2]

Nedávno bylo objeveno, že peptidoglykan aktivuje také receptorNLRP3(což vede k tvorběinflamazomu) a pravděpodobně iNLRP1(jeholigandemmůže být MDP).[3][5]

Lektiny typu C (CLR)

[editovat|editovat zdroj]

Lektinytypu C jsou receptory přirozené imunity, které vážou různésacharidy,včetně sacharidové kostry peptidoglykanu.[4]Mezi CLR vážící peptidoglykan patříMBL(mannose binding lectin),fikolinynebo Reg3A (regeneration gene family protein 3A).[5]U savců zahajují lektinovou dráhukomplementovékaskády.[4]

Toll-like receptory (TLR)

[editovat|editovat zdroj]

RoleTLRv přímém rozeznávání peptidoglykanů je kontroverzní.[2]Podle některých studií může býtTLR2aktivován peptidoglykanem[9],ale podle jiných zdrojů může být tato aktivace způsobenalipoproteinynebo jinými složkami bakteriální buněčné stěny, které se často při přípravě čistého peptidoglykanu nepodaří zcela odstranit. Rozdíly ve výsledcích různých studií mohou být podpořeny i variabilitou peptidoglykanové struktury mezi jednotlivými druhy bakterií.[2][4]

Použití jako vakcína nebo adjuvant

[editovat|editovat zdroj]

Peptidoglykan je imunologicky aktivní, takže může stimulovat imunitní buňky ke zvýšení exprese cytokinů a může zesílit antigen-specifickou odpověď. MDP se dříve používal jako aktivní součást Freundovoadjuvant.[5]Peptidoglykan z bakterieStaphylococcus aureusbyl použit k přípravěvakcíny,jejíž použití u myší způsobilo přežití později vyvolané nákazy, přestože se jednalo o míru nákazy, která je pro nevakcinované myši letální.[10]

Antibiotika

[editovat|editovat zdroj]

Na peptidoglykan účinkují ibeta-laktamová antibiotika,jako jepenicilin.Ta proto nepoškozují eukaryotické buňky člověka, ty totiž peptidoglykan vůbec nemají.

Související články

[editovat|editovat zdroj]

Odkazy

[editovat|editovat zdroj]

Reference

[editovat|editovat zdroj]
  1. ↑abBrock biology of microorganisms.13th ed. vyd. San Francisco: [s.n.] xxviii, 1043, [77] pages s.Dostupné online.ISBN978-0-321-64963-8.OCLC671491817S. 86–88.
  2. ↑abcdefghijklmnoWOLF, Andrea J.; UNDERHILL, David M. Peptidoglycan recognition by the innate immune system.Nature Reviews Immunology.2018-04, roč. 18, čís. 4, s. 243–254.Dostupné online[cit. 2023-01-31].ISSN1474-1733.DOI10.1038/nri.2017.136.(anglicky)
  3. ↑abBERSCH, Klare L.; DEMEESTER, Kristen E.; ZAGANI, Rachid. Bacterial Peptidoglycan Fragments Differentially Regulate Innate Immune Signaling.ACS Central Science.2021-04-28, roč. 7, čís. 4, s. 688–696.Dostupné online[cit. 2023-01-31].ISSN2374-7943.DOI10.1021/acscentsci.1c00200.PMID34056099.(anglicky)
  4. ↑abcdefghijklmnoBASTOS, Paulo A D; WHEELER, Richard; BONECA, Ivo G. Uptake, recognition and responses to peptidoglycan in the mammalian host.FEMS Microbiology Reviews.2021-01-08, roč. 45, čís. 1, s. fuaa044.Dostupné online[cit. 2023-01-31].ISSN1574-6976.DOI10.1093/femsre/fuaa044.PMID32897324.(anglicky)
  5. ↑abcdefghiSUN, Qingshen; LIU, Xiaoli; LI, Xiuliang. Peptidoglycan-based immunomodulation.Applied Microbiology and Biotechnology.2022-02, roč. 106, čís. 3, s. 981–993.Dostupné online[cit. 2023-01-31].ISSN0175-7598.DOI10.1007/s00253-022-11795-4.(anglicky)
  6. ↑LIANG, Yadi; YANG, Lan; WANG, Yongpeng. 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.2023-01-09, s. imb.12824.Dostupné online[cit. 2023-01-31].ISSN0962-1075.DOI10.1111/imb.12824.(anglicky)
  7. ↑abcGONZALEZ-SANTANA, Ayoze; DIAZ HEIJTZ, Rochellys. Bacterial Peptidoglycans from Microbiota in Neurodevelopment and Behavior.Trends in Molecular Medicine.2020-08, roč. 26, čís. 8, s. 729–743.Dostupné online[cit. 2023-01-31].DOI10.1016/j.molmed.2020.05.003.(anglicky)
  8. ↑MURPHY, Kenneth.Janeway's immunobiology.9th edition. vyd. New York: [s.n.] 904 pages s.Dostupné online.ISBN978-0-8153-4505-3.OCLC933586700S. 45, 96-98.
  9. ↑YOSHIMURA, Atsutoshi; LIEN, Egil; INGALLS, Robin R. Cutting Edge: Recognition of Gram-Positive Bacterial Cell Wall Components by the Innate Immune System Occurs Via Toll-Like Receptor 2.The Journal of Immunology.1999-07-01, roč. 163, čís. 1, s. 1–5.Dostupné online[cit. 2023-01-31].ISSN0022-1767.DOI10.4049/jimmunol.163.1.1.(anglicky)
  10. ↑CAPPARELLI, Rosanna; NOCERINO, Nunzia; MEDAGLIA, Chiara. The Staphylococcus aureus Peptidoglycan Protects Mice against the Pathogen and Eradicates Experimentally Induced Infection.PLoS ONE.2011-12-01, roč. 6, čís. 12, s. e28377.Dostupné online[cit. 2023-01-31].ISSN1932-6203.DOI10.1371/journal.pone.0028377.PMID22145040.(anglicky)

Externí odkazy

[editovat|editovat zdroj]

V tomto článku byl použitpřekladtextu z článkuPeptidoglycanna anglické Wikipedii.

Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Peptidoglykan&oldid=22439855“