Липид II - Lipid II

Липид II
Липид II structure.svg
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
Характеристики
C94ЧАС156N8О26п2
Молярная масса1876,23 г · моль−1
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Липид II является молекулой-предшественником в синтезе клеточная стенка бактерий. Это пептидогликан, который амфипатический и назван в честь своего бактопренол углеводородная цепь, которая действует как липидный якорь, встраиваясь в бактериальную клеточная мембрана. Липид II должен перемещаться через клеточную мембрану для доставки и включения своего дисахарид-пентапептидного «строительного блока» в пептидогликановую сетку. Липид II является целью нескольких антибиотики.

Синтез

В пути биосинтеза пептидогликана

Липид II - последнее промежуточное звено в синтез пептидогликана. Он образуется, когда Трансфераза MurG катализирует добавление N-ацетилглюкозамин (GlcNAc) в липид I, в результате чего получается полный дисахарид-пентапептидный мономер с бактопренол-пирофосфатным якорем. Это происходит на внутренней стороне цитоплазматической мембраны, где цепь бактопренола встроена во внутренний листок бислоя. Затем липид II транспортируется через мембрану посредством флиппас, чтобы обнажить мономер дисахарид-пентапептид, который представляет собой пентапептидный стержень, состоящий из L-Ala-γ-D-Glu-m-DAP-D-Ala-D-Ala между GlcNAc и N-ацетилмурамовая кислота (MurNAc) для полимеризации и сшивки в пептидогликан. Оставшийся бактопренолпирофосфат затем рециркулирует внутрь мембраны. Липид II называют «челночным переносчиком» пептидогликановых «строительных блоков».[1]

Жизненноважный флиппас который перемещает липид II через цитоплазматическую мембрану, был опубликован только в июле 2014 года после десятилетий поисков.[2]

Искусственное производство

Описан способ искусственного получения липида II. Для синтеза липида II из пентапептида UDP-MurNAc и ундекапренола ферменты MraY, MurG и ундекапренолкиназа может быть использован.[3]Синтетические аналоги липида II используются в экспериментах, изучающих, как он взаимодействует с молекулами и связывает их.[4]После накопления в бактериальных клетках также были выделены значительные количества важного предшественника пептидогликана.[5]

Функции

Полимеры липида II образуют линейную гликан цепь. Эта реакция катализируется гликозилтрансферазы из семейства 51 (GT51). Транспептидазы перекрестно связывают цепи и образуют сетчатую макромолекулу пептидогликана. Образующийся гликопептид является неотъемлемой частью оболочки многих бактерий. Было подсчитано, что липид II существует в концентрации менее 2000 молекул на бактериальную клетку.[6]

Биосинтез липида II является функциональным и необходимым даже для организмов без клеточной стенки, такой как Хламидиоз и Вольбахия. Было высказано предположение, что поддержание биосинтеза липида II отражает его роль в прокариотической деление клеток.[7]

В открытии и механизме сборки пили в грамположительных бактериях липид II играет важную роль в структурной молекуле. Он фиксирует пили во время или после полимеризации компонентов пилей.[8]

Антибиотики

Поскольку липид II должен быть перевернут за пределы цитоплазматической мембраны перед включением его дисахаридно-пептидной единицы в пептидогликан, он является относительно доступной мишенью для антибиотиков. Эти антибиотики борются с бактериями либо путем прямого ингибирования синтеза пептидогликана, либо путем связывания с липидом II с образованием деструктивных пор в цитоплазматической мембране.[9] Примеры антибиотиков, нацеленных на липид II, включают:

Привязка

Конечная остановка D-Ala-D-Ala используется гликопептид антибиотик ванкомицин для подавления синтеза пептидогликана, потребляющего липид I и липид II; у устойчивых к ванкомицину штаммов ванкомицин не может связываться, потому что важная водородная связь потеряна. Оритаванцин также использует конец D-Ala-D-Ala, но, кроме того, он использует перекрестный мостик и D-изоглутамин в положении 2 стволового пептида липида II, который присутствует в ряде грамположительных патогенов, таких как стафилококки и энтерококки. Повышенное связывание оритаванцина за счет амидирования липида II может компенсировать потерю важной водородной связи у устойчивых к ванкомицину штаммов.[12]

Лантибиотики распознают липид-II по его пирофосфат.[1]

Липид II взаимодействует с человеком альфа-дефенсины, класс антимикробные пептиды, Такие как Дефенсин, альфа 1. Последний был использован для описания и прогнозирования связывания синтетических низкомолекулярных соединений, созданных в качестве возможных терапевтических агентов при лечении грамположительных инфекций.[13]

Пенициллин-связывающий белок 4 обменивает d-аминокислоты на липид II (и липид I), действуя как транспептидаза in vitro.[14]

Рекомендации

  1. ^ а б Антон Чугунов; Дарья Пыркова; Дмитрий Нольде; Антон Полянский; Владимир Пентковский; Роман Ефремов (16 апр, 2013). «Липид-II формирует потенциальную« посадочную площадку »для лантибиотиков в моделируемой бактериальной мембране». Sci. Представитель. 3: 1678. Дои:10.1038 / srep01678. ЧВК  3627190. PMID  23588060.
  2. ^ Лок-То Шам; Эмили К. Батлер; Мэтью Д. Лебар; и другие. (11 июля 2014 г.). «MurJ представляет собой флиппазу липид-связанных предшественников для биогенеза пептидогликана». Наука. 345 (6193): 220–222. Дои:10.1126 / science.1254522. ЧВК  4163187. PMID  25013077.
  3. ^ Хуанг Л.Ю., Хуанг С.Х., Чанг Ю.К., Ченг В.Ч., Ченг Т.Дж., Вонг С.Х. (28 июля 2014 г.). «Ферментативный синтез липида II и аналогов». Angew Chem Int Ed Engl. 53 (31): 8060–5. Дои:10.1002 / anie.201402313.
  4. ^ t Hart P, Oppedijk S, Breukink E, Martin NI (2016). «Новые сведения об антибактериальном механизме низина, выявленные исследованиями связывания с синтетическими аналогами липида II». Биохимия. 55 (1): 232–7. Дои:10.1021 / acs.biochem.5b01173. PMID  26653142.
  5. ^ Цяо Ю., Срисукнимит В., Рубино Ф., Шефер К., Нуиз Р., Уокер С., Кане Д. (2017). «Избыточное производство липида II позволяет проводить прямой анализ ингибирования транспептидазы b-лактамами». Природа Химическая Биология. 13 (7): 793–798. Дои:10.1038 / nchembio.2388. ЧВК  5478438. PMID  28553948.
  6. ^ Ю. ван Хейеноорт; М. Гомес; М. Дерриен; Дж. Аяла; Дж. Ван Хейеноорт (1992). «Мембранные промежуточные продукты в метаболизме пептидогликана Escherichia coli: возможные роли PBP 1b и PBP 3». J. Bacteriol. 174 (11): 3549–3557. Дои:10.1128 / jb.174.11.3549-3557.1992. ЧВК  206040. PMID  1592809.
  7. ^ Хенрихфрайз Б., Шифер А., Шнайдер Т. и др. (Сентябрь 2009 г.). «Функциональное сохранение пути биосинтеза липида II у бактерий без клеточной стенки Chlamydia и Wolbachia: зачем нужен липид II?». Мол Микробиол. 73 (5): 913–23. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2009.06815.x. PMID  19656295.
  8. ^ Пили у грамположительных патогенов, Природа, том 4, стр. 513
  9. ^ а б c Heijenoort J (декабрь 2007 г.). «Промежуточные липиды в биосинтезе бактериального пептидогликана». Микробиол Мол Биол Рев. 71 (4): 620–635. Дои:10.1128 / MMBR.00016-07. ЧВК  2168651. PMID  18063720. Получено 13 января 2015.
  10. ^ de Kruijff B, van Dam V, Breukink E (12 ноября 2008 г.). «Липид II: центральный компонент синтеза клеточной стенки бактерий и мишень для антибиотиков». Простагландины Leukot Essent жирные кислоты. 79 (3–5): 117–21. Дои:10.1016 / j.plefa.2008.09.020. HDL:1874/33263. PMID  19008088.
  11. ^ Райт, Джерард (7 января 2015). «Антибиотики: непреодолимый новичок». Природа. 517 (7535): 442–444. Дои:10.1038 / природа14193. PMID  25561172.
  12. ^ Münch D, Engels I, Müller A, Reder-Christ K, Falkenstein-Paul H, Bierbaum G, Grein F, Bendas G, Sahl HG, Schneider T (17 ноября 2014 г.). «Структурные изменения липида-предшественника клеточной стенки II - Влияние на связывание и активность липогликопептидного антибиотика оритаванцина». Противомикробные препараты и химиотерапия. 59 (2): 772–781. Дои:10.1128 / AAC.02663-14. ЧВК  4335874. PMID  25403671.
  13. ^ Варни К.М., Бонвин А.М., Пазжер М. и др. (2013). «Превращение защиты в нападение: миметики дефенсина как новые антибиотики, направленные на липид II». PLoS Pathog. 9 (11): e1003732. Дои:10.1371 / journal.ppat.1003732. ЧВК  3820767. PMID  24244161.
  14. ^ Цяо Ю., Лебар, доктор медицины, Ширнер К., Шефер К., Цукамото Х., Кане Д., Уокер С. (22 октября 2014 г.). «Обнаружение липид-связанных предшественников пептидогликана с использованием неожиданной реакции транспептидазы». J Am Chem Soc. 136 (42): 14678–81. Дои:10.1021 / ja508147s. ЧВК  4210121. PMID  25291014.

внешняя ссылка