펩티도 글리 칸은 박테리아의 세포벽의 주요 구성 요소이다. 그들은 또한 "murein sacs"또는 간단히 "murein"으로 알려져 있으며 그 특성은 박테리아를 그람 음성과 그람 양성의 두 가지 큰 그룹으로 나눕니다.
그람 음성 박테리아는 내부 세포막과 외부 세포막 사이에 펩티도 글리 칸 층이 있기 때문에 구별되며, 그람 양성 박테리아도이 화합물의 층을 가지고 있지만 원형질막의 외부 부분에만 위치합니다.
대장균에서 펩티도 글리 칸의 구조 개략도 (출처 : Yikrazuul / Wikimedia Commons를 통한 공개 도메인)
그람 음성 박테리아에서 펩티도 글리 칸은 세포벽의 약 10 %를 차지하지만 그람 양성 박테리아와 달리 펩티도 글리 칸 층은 세포벽의 약 90 %를 차지할 수 있습니다.
펩티도 글리 칸 분자에 의해 형성된 "네트워크"유형 구조는 박테리아가 외부 작용제에 대해 큰 저항성을 부여하는 요인 중 하나입니다. 그 구조는 전체 세포질 막을 덮는 열린 네트워크를 형성하기 위해 결합하는 긴 글리 칸 사슬로 구성됩니다.
이 거대 분자의 사슬은 부착 된 이당류의 평균 길이가 25 ~ 40 유닛이지만 박테리아 종은 100 유닛 이상의 이당류 사슬을 보유하는 것으로 밝혀졌습니다.
펩티도 글리 칸은 또한이 화합물의 전구체 분자가 세포질 내부에서 합성되어 세포 외부로 내보내지기 때문에 세포 내 공간에서 세포 외 환경 (표면)으로의 분자 및 물질 수송에 참여합니다.
펩티도 글리 칸의 합성
펩티도 글리 칸의 합성은 박테리아 세포의 세 곳에서 일어나는 20 가지 이상의 다른 반응을 포함합니다. 프로세스의 첫 번째 부분은 펩티도 글리 칸 전구체가 생성되는 곳이며 이는 세포질에서 발생합니다.
세포질 막의 안쪽면에서 지질 중간체의 합성이 일어나고 펩티도 글리 칸의 중합이 일어나는 마지막 부분은 주변 세포질 공간에서 발생합니다.
방법
전구체 인 우리 딘 -N- 아세틸 글루코사민 및 우리 딘 -N- 아세틸 무라 민산은 프럭 토스 -6- 포스페이트로부터 그리고 연속적으로 작용하는 3 개의 트랜스 펩 티다 제 효소에 의해 촉매되는 반응을 통해 세포질에서 형성된다.
펜타 펩티드 사슬 (L- 알라닌 -D- 글루타민-디아 미노 피 멜산 -D- 알라닌 -D- 알라닌)의 조립은 단계적으로 아미노산 알라닌을 추가하는 리가 아제 효소의 작용에 의해 D- 글루타민, 다른 디아 미노 피 멜산 및 다른 디 펩티드 D- 알라닌 -D- 알라닌.
내부에 위치한 phospho-N-acetylmuramyl-pentapeptide-transferase라고하는 통합 막 단백질은 막의 첫 번째 합성 단계를 촉매합니다. 이것은 우리 딘 -N- 아세틸 무라 민산을 세포질에서 박토 프레 놀 (소수성 지질 또는 알코올)로 전달합니다.
Bactoprenol은 세포막의 내부면과 관련된 수송 체입니다. 우리 딘 -N- 아세틸 무라 민산이 박토 프레 놀에 결합하면 지질 I로 알려진 복합체가 형성되고 트랜스퍼 라 제가 두 번째 분자 인 펜타 펩티드를 추가하고 지질 II로 알려진 두 번째 복합체가 형성됩니다.
지질 II는 우리 딘 -N- 아세틸 글루코사민, 우리 딘 -N- 아세틸 무라 민산, L- 알라닌, D- 글루코스, 디아 미노 피 멜산 및 디 펩티드 D- 알라닌 -D- 알라닌으로 구성된다. 마지막으로, 이러한 방식으로 전구체는 세포 외부에서 거대 분자 펩티도 글리 칸으로 통합됩니다.
지질 II가 세포질의 내부에서 내부면으로 이동하는 것은 합성의 마지막 단계이며 새로 합성 된 분자를 세포 외 공간으로 통합시키는 역할을하는 효소 "무라 믹 플립 파제"에 의해 촉매 작용을받습니다. .
구조
Peptidoglycan은 짧은 펩티드 사슬과 교차하는 긴 탄수화물 사슬로 구성된 이종 중합체입니다. 이 거대 분자는 박테리아 세포의 전체 외부 표면을 둘러싸고 있으며 "단단한 그물망"과 일체형 모양을 가지고 있지만 큰 탄성 능력이 특징입니다.
탄수화물 또는 탄수화물 사슬은 N- 아세틸 글루코사민 및 N- 아세틸 무라 민산과 같은 아미노 당을 교대로 포함하는 이당류의 반복으로 구성됩니다.
펩티도 글리 칸의 격자 구조에 대한 그래픽 접근 방식 (출처 : Bradleyhintze / CC0 via Wikimedia Commons)
각 이당류는 트랜스 글리코 실라 제 효소의 작용에 의해 주변 세포질 공간에서 형성되는 β (1-4) 유형의 글리코 시드 결합을 통해 서로 결합합니다. 그람 음성균과 그람 양성균 사이에는 펩티도 글리 칸의 일부인 구성 요소의 순서에 차이가 있습니다.
그람 음성 세포의 펩티도 글리 칸
펩티도 글리 칸은 구조상 N- 아세틸 무라 민산에 연결된 D- 락틸기를 가지고있어 아미드 결합을 통해 짧은 펩티드 사슬 (일반적으로 2 ~ 5 개 아미노산 길이)의 공유 고정을 허용합니다.
그람 양성 세포의 펩티도 글리 칸
이 구조의 조립은 펩티도 글리 칸 생합성의 첫 번째 단계 동안 세포 세포질에서 발생합니다. 형성된 모든 펩타이드 사슬은 D 및 L 배열의 아미노산을 가지며, 이는 해당 아미노산의 L 또는 D 형태에서 라 세마 아제 효소에 의해 합성됩니다.
모든 펩티도 글리 칸 사슬은 세포벽의 인접한 사슬 사이의 네트워크가 형성되고 서로 얽힐 수 있도록하기 때문에 이염 기성 특성을 가진 하나 이상의 아미노산을 가지고 있습니다.
풍모
Peptidoglycan은 박테리아 세포에 대해 최소한 5 가지 주요 기능을 가지고 있습니다.
-삼투압의 내부 및 / 또는 외부 변화로부터 세포의 무결성을 보호하여 박테리아가 극심한 온도 변화를 견디고 내부와 관련하여 저장성 및 고장 성 환경에서 생존 할 수 있도록합니다.
-병원균의 공격으로부터 박테리아 세포를 보호합니다. 단단한 펩티도 글리 칸 네트워크는 많은 외부 감염원에 대해 극복하기 어려운 물리적 장벽을 나타냅니다.
-세포 형태 유지 : 많은 박테리아가 특정 형태를 이용하여 더 큰 표면적을 가지며 에너지를 생성하기 위해 대사에 참여하는 더 많은 양의 요소를 획득 할 수 있습니다. 많은 박테리아가 놀라운 외부 압력 하에서 살고 있으며 이러한 조건에서 생존 할 수 있으려면 형태를 유지하는 것이 필수적입니다.
-박테리아의 세포벽에 고정 된 많은 구조를지지하는 역할을합니다. 예를 들어 섬모와 같은 많은 구조는 세포에 확고한 닻이 필요하지만 동시에 세포 외 환경에서 움직일 수있는 능력을 부여합니다. 세포벽 내부의 고정은 섬모가 이러한 특정 이동성을 허용합니다.
-성장과 세포 분열을 조절합니다. 세포벽을 의미하는 단단한 구조는 세포가 특정 부피로 제한된 확장을 갖는 장벽을 나타냅니다. 또한 세포 분열이 세포 전체에서 무질서하게 발생하는 것이 아니라 특정 지점에서 발생하도록 조절합니다.
참고 문헌
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