ببتيدوغليكان

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

الببتيدوغليكان ، أو المورين، أو الميوكوببتيد ، جزيء ضخم فريد من نوعه، وهو عديد سكاريد يتكون من سكريات وأحماض أمينية ، ويُشكل طبقة شبكية (كيس) تُحيط بالغشاء السيتوبلازمي للبكتيريا . [ 1 ] يتكون المكون السكري من بقايا متناوبة من N- أسيتيل جلوكوزامين (NAG) و N- أسيتيل موراميك أسيد (NAM) المرتبطة بروابط β-(1,4). ويرتبط بـ N- أسيتيل موراميك أسيد سلسلة ببتيدية قليلة تتكون من ثلاثة إلى خمسة أحماض أمينية. ويمكن ربط هذه السلسلة الببتيدية بسلسلة ببتيدية أخرى لتكوين الطبقة الشبكية ثلاثية الأبعاد. [ 1 ] [ 2 ] يؤدي الببتيدوغليكان دورًا هيكليًا في جدار الخلية البكتيرية، حيث يُعطيها قوة هيكلية، كما يُقاوم الضغط الأسموزي للسيتوبلازم . ينتج عن هذا الربط المتكرر طبقة كثيفة من الببتيدوغليكان، وهي ضرورية للحفاظ على شكل الخلية ومقاومة الضغوط الأسموزية العالية، ويتم استبدالها بانتظام بإنتاج الببتيدوغليكان. يُعد تحلل الببتيدوغليكان وتخليقه عمليتين أساسيتين لنمو الخلايا وتكاثرها، وهي تقنية تتم على ثلاث مراحل: قص المادة الموجودة، وإدخال مادة جديدة، وإعادة ربط المادة الموجودة بالمادة الجديدة. [ 3 ]

تكون طبقة الببتيدوغليكان أكثر سمكًا بشكل ملحوظ في البكتيريا موجبة الغرام (من 20 إلى 80 نانومترًا) مقارنةً بالبكتيريا سالبة الغرام (من 7 إلى 8 نانومترات). [ 4 ] اعتمادًا على ظروف النمو ودرجة الحموضة، يُشكّل الببتيدوغليكان ما بين 40 إلى 90% من الوزن الجاف لجدار الخلية في البكتيريا موجبة الغرام، بينما يُشكّل حوالي 10% فقط في السلالات سالبة الغرام. لذا، يُعدّ وجود مستويات عالية من الببتيدوغليكان العامل الرئيسي في تصنيف البكتيريا على أنها موجبة الغرام. [ 5 ] في السلالات موجبة الغرام، يُعدّ الببتيدوغليكان مهمًا في وظائف الالتصاق وأغراض التصنيف المصلي . [ 6 ] بالنسبة لكل من البكتيريا موجبة الغرام وسالبة الغرام، يمكن لجزيئات بحجم 2 نانومتر تقريبًا أن تمر عبر الببتيدوغليكان. [ 7 ] 

يصعب تحديد ما إذا كان الكائن الحي موجبًا أو سالبًا لصبغة غرام باستخدام المجهر؛ لذا يلزم استخدام صبغة غرام ، التي ابتكرها هانز كريستيان غرام عام 1884. تُصبغ البكتيريا بصبغتي البنفسجي البلوري والسافرانين . تظهر الخلايا موجبة غرام باللون الأرجواني بعد الصبغ، بينما تظهر الخلايا سالبة غرام باللون الوردي. [ 8 ]

بناء

الببتيدوغليكان.

تتكون طبقة الببتيدوغليكان داخل جدار الخلية البكتيرية من بنية شبكية بلورية تتكون من سلاسل خطية من سكرين أمينيين متناوبين ، وهما N- أسيتيل جلوكوزامين (GlcNAc أو NAG) و N- أسيتيل موراميك أسيد (MurNAc أو NAM). ترتبط السكريات المتناوبة برابطة جليكوسيدية β-(1,4) . يرتبط كل MurNAc بسلسلة قصيرة (من 4 إلى 5 بقايا) من الأحماض الأمينية ، تحتوي على L-ألانين ، و D- جلوتاميك أسيد ، و meso- diaminopimelic acid ، و D- ألانين في حالة الإشريكية القولونية (بكتيريا سالبة الجرام)؛ أو L- ألانين، و D- غلوتامين ، و L- ليسين ، و D- ألانين مع رابطة 5- غليسين بين الببتيدات الرباعية في حالة المكورات العنقودية الذهبية (بكتيريا موجبة الغرام). يُعد الببتيدوغليكان أحد أهم مصادر الأحماض الأمينية D في الطبيعة.

تحمي طبقة الببتيدوغليكان، التي تُحيط بالغشاء الداخلي، الخلية من التحلل الناتج عن ضغط الامتلاء . وعندما ينمو جدار الخلية، فإنه يحتفظ بشكله طوال حياتها، لذا يبقى الشكل العصوي عصويًا، والشكل الكروي كرويًا. ويحدث هذا لأن مادة الحاجز المُضافة حديثًا تتحول إلى جدار نصف كروي للخلايا الوليدة. [ 9 ]

يحدث الترابط التساهمي بين الأحماض الأمينية في سلاسل السكر الأمينية الخطية المختلفة بمساعدة إنزيم DD- ترانسبيبتيداز ، مما ينتج عنه بنية ثلاثية الأبعاد قوية وصلبة. يختلف تسلسل الأحماض الأمينية المحدد والبنية الجزيئية باختلاف أنواع البكتيريا . [ 10 ]

تم وصف أنواع الببتيدوغليكان المختلفة في جدران الخلايا البكتيرية ودلالاتها التصنيفية . [ 11 ] لا تحتوي العتائق ( نطاق العتائق ) [ 12 ] على ببتيدوغليكان (مورين). [ 13 ] تحتوي بعض العتائق على ببتيدوغليكان زائف ( مورين زائف ، انظر أدناه). [ 14 ]

يشارك الببتيدوغليكان في الانشطار الثنائي أثناء تكاثر الخلايا البكتيرية. أما البكتيريا من النوع L والمايكوبلازما ، وكلاهما يفتقر إلى جدران خلوية من الببتيدوغليكان، فلا تتكاثر عن طريق الانشطار الثنائي، بل عن طريق آلية التبرعم . [ 15 ] [ 16 ]

في سياق التطور المبكر، كان التطور المتتالي للحدود (الأغشية، الجدران) التي تحمي الهياكل الأولى للحياة من بيئتها أمرًا ضروريًا لتكوين الخلايا الأولى ( التكوين الخلوي ).

ربما كان اختراع جدران الخلايا الصلبة من الببتيدوغليكان (المورين) في البكتيريا (مملكة البكتيريا [ 12 ] ) شرطًا أساسيًا لبقائها وانتشارها الواسع واستعمارها لجميع مواطن الغلاف الأرضي والغلاف المائي تقريبًا . [ 17 ] [ 18 ]

التخليق الحيوي

تُصنّع مونومرات الببتيدوغليكان في السيتوسول ، ثم ترتبط بناقل غشائي يُسمى باكتوبرينول . ينقل باكتوبرينول مونومرات الببتيدوغليكان عبر غشاء الخلية حيث تُدمج في الببتيدوغليكان الموجود. [ 19 ]

  1. في الخطوة الأولى من عملية تخليق الببتيدوغليكان، يتبرع الغلوتامين ، وهو حمض أميني، بمجموعة أمينية إلى سكر الفركتوز 6-فوسفات . [ 20 ] هذا التفاعل، الذي يحفزه الإنزيم EC 2.6.1.16 (GlmS)، يحول الفركتوز 6-فوسفات إلى غلوكوزامين-6-فوسفات . [ 21 ]
  2. في الخطوة الثانية، تُنقل مجموعة أسيتيل من أسيتيل مرافق الإنزيم أ إلى مجموعة الأمين في غلوكوزامين-6-فوسفات، مُكَوِّنةً N- أسيتيل-غلوكوزامين-6-فوسفات . [ 20 ] هذا التفاعل هو EC 5.4.2.10 ، ويُحفَّز بواسطة GlmM. [ 21 ]
  3. في الخطوة الثالثة من عملية التخليق، يتم تحويل N- أسيتيل-غلوكوزامين-6-فوسفات إلى N- أسيتيل -غلوكوزامين-1-فوسفات . [ 20 ] هذا هو EC 2.3.1.157 ، ويتم تحفيزه بواسطة GlmU. [ 21 ]
  4. في الخطوة الرابعة، يهاجم N- أسيتيل-غلوكوزامين-1-فوسفات، الذي أصبح الآن أحادي الفوسفات، جزيء UTP . ويملك يوريدين ثلاثي الفوسفات، وهو نيوكليوتيد بيريميدين ، القدرة على العمل كمصدر للطاقة. في هذا التفاعل تحديدًا، بعد أن يهاجم أحادي الفوسفات جزيء UTP، ينطلق بيروفوسفات غير عضوي ويُستبدل بأحادي الفوسفات، مُكَوِّنًا UDP-N-أسيتيل غلوكوزامين (2,4). (عند استخدام UDP كمصدر للطاقة، فإنه يُطلق فوسفاتًا غير عضوي). تُستخدم هذه المرحلة الأولية لتكوين طليعة NAG في الببتيدوغليكان. [ 20 ] هذا هو EC 2.7.7.23 ، الذي يُحفَّز أيضًا بواسطة GlmU، وهو إنزيم ثنائي الوظيفة. [ 21 ]
  5. في الخطوة 5، يتحول جزء من UDP-N-أسيتيل جلوكوزامين (UDP-GlcNAc) إلى UDP-MurNAc (حمض UDP-N-أسيتيل موراميك) بإضافة مجموعة لاكتيل إلى الجلوكوزامين. وفي هذا التفاعل أيضًا، تقوم مجموعة الهيدروكسيل C3 بإزالة مجموعة فوسفات من ذرة الكربون ألفا في فوسفينول بيروفات ، مما ينتج عنه ما يُسمى مشتق الإينول. [ 20 ] EC 2.5.1.7 ، محفز بواسطة MurA. [ 21 ]
  6. في الخطوة السادسة، يتم اختزال الإينول إلى "جزء لاكتيل" بواسطة NADPH . [ 20 ] EC 1.3.1.98 ، محفز بواسطة MurB. [ 21 ]
  7. في الخطوة السابعة، يتحول مركب UDP-MurNAc إلى خماسي الببتيد UDP-MurNAc بإضافة خمسة أحماض أمينية، تشمل عادةً ثنائي الببتيد D- ألانيل- D- ألانين. [ 20 ] وتتكون هذه العملية من ثلاث تفاعلات: EC 6.3.2.8 بواسطة MurC، وEC 6.3.2.9 بواسطة MurD، و EC 6.3.2.13 بواسطة MurE. [ 21 ]

يتطلب كل من هذه التفاعلات مصدر الطاقة ATP . [ 20 ] ويشار إلى كل هذا بالمرحلة الأولى.

تحدث المرحلة الثانية في الغشاء السيتوبلازمي. في هذا الغشاء، يقوم ناقل دهني يسمى باكتوبرينول بنقل سلائف الببتيدوغليكان عبر غشاء الخلية.

  1. سيهاجم فوسفات أونديكابرينيل خماسي UDP-MurNAc، مكونًا خماسي PP-MurNAc، الذي أصبح الآن دهنًا ( دهن I ). [ 20 ] EC 2.7.8.13 بواسطة MraY. [ 21 ]
  2. ثم يُنقل UDP-GlcNAc إلى MurNAc، مُكَوِّنًا Lipid-PP-MurNAc penta-GlcNAc ( الليبيد II )، وهو سكر ثنائي، يُعد أيضًا طليعةً للببتيدوغليكان. [ 20 ] EC 2.4.1.227 بواسطة MurG. [ 21 ]
  3. يُنقل الليبيد II عبر الغشاء بواسطة إنزيم فليباز (MurJ)، وهو اكتشاف تم التوصل إليه عام 2014 بعد عقود من البحث. [ 22 ] وبمجرد وصوله، يُضاف إلى سلسلة الغليكان المتنامية بواسطة إنزيم ببتيدوغليكان غليكوزيل ترانسفيراز (GTase، EC 2.4.1.129). يُعرف هذا التفاعل باسم نقل الغليكوزيل. في هذا التفاعل، ترتبط مجموعة الهيدروكسيل في GlcNAc بـ MurNAc في الغليكان، مما يؤدي إلى إزاحة الليبيد PP من سلسلة الغليكان. [ 20 ]
  4. في الخطوة الأخيرة، يقوم إنزيم DD- ترانسبيبتيداز (TPase، EC 3.4.16.4) بربط سلاسل الغليكان الفردية. يُعرف هذا البروتين أيضًا باسم البروتين الرابط للبنسلين . بعض أنواع هذا الإنزيم تؤدي وظيفة غليكوزيل ترانسفيراز، بينما تترك أنواع أخرى هذه المهمة لإنزيم آخر. [ 21 ]

الببتيدوغليكان الكاذب

في بعض أنواع العتائق ، مثل أفراد رتبة الميثانوبكتيريات وجنس الميثانوبيروس ، وُجد الببتيدوغليكان الكاذب (المورين الكاذب). [ 14 ] تتكون بقايا السكر في الببتيدوغليكان الكاذب من N- أسيتيل جلوكوزامين و N- أسيتيل تالوسامينورونيك أسيد المرتبطين بروابط β-(1,3) . وهذا ما يجعل جدران خلايا هذه العتائق غير حساسة لليزوزيم . [ 23 ] وقد وُصفت عملية التخليق الحيوي للببتيدوغليكان الكاذب. [ 24 ]

التعرف عليه من قبل الجهاز المناعي

يُعدّ التعرّف على الببتيدوغليكان عمليةً محفوظةً تطوريًا. [ 25 ] يتشابه التركيب العام بين أنواع البكتيريا، لكنّ تعديلاتٍ مختلفةً قد تزيد من هذا التنوّع. تشمل هذه التعديلات تغييرات في طول بوليمرات السكر، وتغييرات في بنية السكر، واختلافات في الترابط المتشابك، أو استبدال الأحماض الأمينية (وخاصةً في الموضع الثالث). [ 25 ] [ 26 ] يهدف هذا التعديل إلى تغيير خصائص جدار الخلية، الذي يلعب دورًا حيويًا في إمراضية البكتيريا . [ 25 ]

يمكن أن تتحلل الببتيدوغليكانات بواسطة العديد من الإنزيمات ( مثل الليزوزيم ، والجلوكوزامينيداز، والإندوببتيداز ... [ 25 ] )، منتجةً شظايا محفزة للمناعة (تُسمى أحيانًا الميوروببتيدات [ 27 ] ) والتي تُعدّ ضرورية للتوسط في تفاعلات المضيف مع العامل الممرض . [ 26 ] وتشمل هذه الشظايا ثنائي ببتيد الموراميل (MDP)، و N- أسيتيل جلوكوزامين (NAG)، وحمض γ-D-جلوتاميل-ميزو-ديامينوبيميليك (iE-DAP). [ 25 ] [ 27 ]

يعبر الببتيدوغليكان من بكتيريا الأمعاء ( الممرضة والمتعايشة على حد سواء ) الحاجز المعوي حتى في الظروف الفيزيولوجية الطبيعية. [ 27 ] تتنوع آليات دخول الببتيدوغليكان أو أجزائه إلى خلايا العائل بين المباشرة (غير المعتمدة على الناقل) وغير المباشرة (المعتمدة على الناقل)، وتعتمد إما على البكتيريا نفسها (أنظمة الإفراز، الحويصلات الغشائية ) أو على خلايا العائل (المعتمدة على المستقبلات، ناقلات الببتيد). [ 27 ] تُعد أنظمة الإفراز البكتيرية مركبات بروتينية تُستخدم لنقل عوامل الضراوة عبر غلاف الخلية البكتيرية إلى البيئة الخارجية. [ 28 ] تغزو البكتيريا الممرضة داخل الخلايا الخلايا حقيقية النواة (مما قد يؤدي إلى تكوين جسيمات بلعمية حالّة و/أو تنشيط الالتهام الذاتي )، أو قد تبتلعها الخلايا البلعمية ( الخلايا البلعمية الكبيرة ، الخلايا الوحيدة ، العدلات ...). قد تندمج الجسيمات البلعمية المحتوية على البكتيريا مع الجسيمات الداخلية والجسيمات الحالة ، مما يؤدي إلى تحلل البكتيريا وتكوين شظايا الببتيدوغليكان البوليمرية والميوروببتيدات. [ 27 ]

أجهزة الاستقبال

يستشعر الجهاز المناعي الفطري الببتيدوغليكان السليم وشظايا الببتيدوغليكان باستخدام العديد من مستقبلات التعرف على الأنماط (PRRs ) التي يتم إفرازها أو التعبير عنها داخل الخلايا أو على سطح الخلية. [ 25 ]

بروتينات التعرف على الببتيدوغليكان

تُعدّ بروتينات التعرف على الببتيدوغليكان (PGLYRPs) محفوظةً من الحشرات إلى الثدييات . [ 27 ] تُنتج الثدييات أربعة بروتينات ذائبة مُفرزة للتعرف على الببتيدوغليكان ( PGLYRP-1 ، PGLYRP-2 ، PGLYRP-3 ، و PGLYRP-4 ) تتعرف على خماسي أو رباعي ببتيد الموراميل. [ 25 ] كما يمكنها الارتباط بالليبوساكاريد (LPS) وجزيئات أخرى باستخدام مواقع ارتباط خارج أخدود ارتباط الببتيدوغليكان. [ 28 ] بعد التعرف على الببتيدوغليكان، تُفعّل بروتينات PGLYRPs جزيئات بوليفينول أوكسيداز (PPO)، أو مستقبلات تول، أو مسارات إشارات نقص المناعة (IMD). يؤدي ذلك إلى إنتاج الببتيدات المضادة للميكروبات (AMPs). [ 28 ]

تُظهر كلٌّ من بروتينات PGLYRP في الثدييات أنماط تعبير نسيجي فريدة. يُعبَّر عن PGLYRP-1 بشكل رئيسي في حبيبات العدلات والحمضات . [ 25 ] بينما يُعبَّر عن PGLYRP-3 وPGLYRP-4 في أنسجة متعددة مثل الجلد والغدد العرقية والعينين والجهاز الهضمي. [ 27 ] تُشكِّل بروتينات PGLYRP-1 و3 و4 ثنائيات متجانسة وثنائيات غير متجانسة مرتبطة بروابط ثنائية الكبريتيد، وهي ضرورية لنشاطها المُبيد للبكتيريا. [ 27 ] يمكن أن يؤدي ارتباطها بببتيدوغليكان جدار الخلية البكتيرية إلى موت الخلية البكتيرية من خلال التفاعل مع بروتينات تنظيم النسخ البكتيرية المختلفة. [ 25 ] من المرجح أن تُساعد بروتينات PGLYRP في قتل البكتيريا من خلال التعاون مع مستقبلات التعرف على الأنماط الأخرى لتعزيز تعرف الخلايا البلعمية على البكتيريا. [ 25 ]

يُعبَّر عن PGLYRP-2 بشكل أساسي في الكبد ويُفرز في الدورة الدموية. [ 25 ] كما يمكن تحفيز التعبير عنه في خلايا الكيراتين الجلدية، والخلايا الظهارية الفموية والمعوية . [ 27 ] على عكس بروتينات PGLYRP الأخرى، لا يمتلك PGLYRP-2 نشاطًا مباشرًا مضادًا للبكتيريا. فهو يمتلك نشاطًا أميدازيًا للببتيدوغليكان، حيث يُحلل الرابطة اللاكتيل-أميد بين MurNAc والحمض الأميني الأول من الببتيد الجذعي للببتيدوغليكان. [ 25 ] [ 27 ] يُقترح أن وظيفة PGLYRP-2 هي منع فرط تنشيط الجهاز المناعي وتلف الأنسجة الناجم عن الالتهاب استجابةً لروابط NOD2 (انظر أدناه)، حيث لا يستطيع NOD2 التعرف على هذه الببتيدات المورية بعد انفصال مكون الببتيد عن MurNAc. [ 27 ] تشير أدلة متزايدة إلى أن أفراد عائلة بروتينات التعرف على الببتيدوغليكان يلعبون دورًا رئيسيًا في تحمل الخلايا الظهارية المعوية للميكروبات المتعايشة. [ 28 ] [ 29 ] وقد ثبت أن التعبير عن PGLYRP-2 و4 يمكن أن يؤثر على تكوين الميكروبات المعوية . [ 28 ]

اكتُشف مؤخرًا أن بروتينات PGLYRP (وكذلك مستقبلات NOD-like وناقلات الببتيدوغليكان) تُعبَّر عنها بكثرة في دماغ الفأر النامي . [ 30 ] ويُعبَّر عن PGLYRP-2 بكثرة في خلايا عصبية في مناطق دماغية متعددة، بما في ذلك قشرة الفص الجبهي ، والحصين ، والمخيخ ، مما يشير إلى تأثيرات مباشرة محتملة للببتيدوغليكان على الخلايا العصبية. كما يُعبَّر عن PGLYRP-2 بكثرة في قشرة دماغ الأطفال الصغار، ولكن ليس في معظم أنسجة قشرة دماغ البالغين. ويُعبَّر عن PGLYRP-1 أيضًا في الدماغ، ويستمر التعبير عنه حتى مرحلة البلوغ. [ 30 ]

مستقبلات شبيهة بـ NOD

لعلّ أشهر مستقبلات الببتيدوغليكان هي مستقبلات شبيهة بـ NOD (NLRs)، وتحديدًا NOD1 و NOD2 . يُفعّل مستقبل NOD1 بعد ارتباطه بـ iE-DAP (حمض غاما-دي-غلوتاميل-ميزو-ديامينوبيميليك)، بينما يتعرف NOD2 على MDP (ثنائي ببتيد الموراميل) عبر نطاقات LRR الخاصة بهما . [ 28 ] يؤدي التفعيل إلى تكوين قليل الوحدات ذاتيًا، مما ينتج عنه تنشيط مسارين من مسارات الإشارات. يُحفز أحدهما تنشيط NF-κB (عبر RIP2 و TAK1 و IKK [ 31 ] )، بينما يؤدي الثاني إلى مسار إشارات MAPK . يُحفز تنشيط هذه المسارات إنتاج السيتوكينات والكيموكينات الالتهابية . [ 25 ]

يُعبَّر عن NOD1 في أنواع خلايا متنوعة، بما في ذلك الخلايا البلعمية النخاعية، والخلايا الظهارية [ 25 ]، والخلايا العصبية. [ 30 ] ويُعبَّر عن NOD2 في الخلايا الوحيدة والبلعمية، والخلايا الظهارية المعوية، وخلايا بانيث ، والخلايا المتغصنة ، والخلايا العظمية ، والخلايا الكيراتينية، وأنواع أخرى من الخلايا الظهارية. [ 27 ] وباعتبارهما مستشعرات سيتوبلازمية ، يجب على NOD1 وNOD2 إما اكتشاف البكتيريا التي تدخل السيتوبلازم، أو يجب تحلل الببتيدوغليكان لتوليد شظايا يجب نقلها إلى السيتوبلازم لكي تعمل هذه المستشعرات. [ 25 ]

أظهرت دراسة حديثة أن الببتيدوغليكان يُفعّل بروتين NLRP3 ، عبر آلية مستقلة عن بروتيني NOD1 وNOD2. [ 27 ] في البلاعم، وُجد أن N-أسيتيل جلوكوزامين الناتج عن تحلل الببتيدوغليكان يُثبّط نشاط الهيكسوكيناز ويُحفّز إطلاقه من غشاء الميتوكوندريا . كما يُعزّز تنشيط جسيم NLRP3 الالتهابي عبر آلية تُحفّزها زيادة نفاذية غشاء الميتوكوندريا. [ 27 ]

يُعتبر NLRP1 أيضًا مستشعرًا سيتوبلازميًا للببتيدوغليكان. فهو قادر على استشعار MDP وتعزيز إفراز IL-1 من خلال الارتباط بـ NOD2. [ 28 ] [ 26 ]

مستقبلات الليكتين من النوع C (CLRs)

الليكتينات من النوع C هي عائلة فائقة متنوعة من البروتينات التي تعتمد بشكل أساسي على أيونات الكالسيوم (Ca2 +) ، وترتبط بمجموعة متنوعة من الكربوهيدرات (بما في ذلك الهيكل السكري للببتيدوغليكان)، وتعمل كمستقبلات مناعية فطرية. [ 27 ] تشمل بروتينات CLR التي ترتبط بالببتيدوغليكان: ليكتين ربط المانوز (MBL)، والفيكولينات ، و Reg3A (بروتين عائلة جين التجديد 3A)، وPTCLec1. [ 28 ] في الثدييات، تُفعّل هذه البروتينات مسار الليكتين في سلسلة تفاعلات المتممة . [ 27 ]

مستقبلات شبيهة بمستقبلات تول

يُعدّ دور مستقبلات تول (TLRs) في التعرّف المباشر على الببتيدوغليكان مثيرًا للجدل. [ 25 ] أشارت بعض الدراسات إلى أن الببتيدوغليكان يُستشعر بواسطة TLR2 . [ 32 ] إلا أن هذا النشاط المُحفّز لـ TLR2 قد يعود إلى البروتينات الدهنية لجدار الخلية وأحماض الليبوتيكويك التي تُنقى عادةً مع الببتيدوغليكان. كما أن الاختلاف في بنية الببتيدوغليكان بين أنواع البكتيريا المختلفة قد يُسهم في تباين النتائج حول هذا الموضوع. [ 25 ] [ 27 ]

كلقاح أو مادة مساعدة

يُعد الببتيدوغليكان نشطًا مناعيًا، إذ يُحفز الخلايا المناعية على زيادة إنتاج السيتوكينات وتعزيز الاستجابة المناعية النوعية المعتمدة على الأجسام المضادة عند استخدامه مع اللقاح أو كمادة مساعدة منفردة. [ 28 ] وقد استُخدم MDP، وهو الوحدة الأساسية للببتيدوغليكان، في البداية كمكون فعال في مادة فروند المساعدة . [ 28 ] كما استُخدم الببتيدوغليكان المُستخلص من بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية كلقاح لحماية الفئران، حيث أظهرت النتائج أن الفئران نجت من الإصابة ببكتيريا المكورات العنقودية الذهبية بجرعة قاتلة مُتزايدة بعد حقنها باللقاح لمدة 40 أسبوعًا . [ 33 ]

التثبيط والتحلل

تتداخل بعض المضادات الحيوية، مثل البنسلين، مع إنتاج الببتيدوغليكان عن طريق الارتباط بإنزيمات بكتيرية تُعرف باسم البروتينات الرابطة للبنسلين أو ترانسببتيدازات DD . [ 6 ] تُشكل البروتينات الرابطة للبنسلين الروابط بين الروابط المتشابكة للأوليغوببتيد في الببتيدوغليكان. ولكي تتكاثر الخلية البكتيرية عن طريق الانشطار الثنائي ، يجب أن يرتبط أكثر من مليون وحدة فرعية من الببتيدوغليكان (NAM-NAG+وليغوببتيد) بالوحدات الفرعية الموجودة. [ 34 ] تُعد الطفرات في الجينات المشفرة للترانسببتيدازات، والتي تؤدي إلى انخفاض التفاعلات مع المضاد الحيوي، مصدرًا مهمًا لظهور مقاومة المضادات الحيوية . [ 35 ] ونظرًا لغياب الببتيدوغليكان أيضًا في البكتيريا من النوع L وفي الميكوبلازما، فإن كليهما مقاوم للبنسلين.

يمكن استهداف خطوات أخرى من عملية تخليق الببتيدوغليكان. يستهدف المضاد الحيوي الموضعي باسيتراسين استخدام بيروفوسفات C55-أيزوبرينيل . أما اللانتيبيوتيك ، التي تشمل مادة النيسين الحافظة للأغذية ، فتستهدف الليبيد II. [ 36 ]

يُمارس الليزوزيم ، الموجود في الدموع والذي يُعد جزءًا من جهاز المناعة الفطرية في الجسم ، تأثيره المضاد للبكتيريا عن طريق كسر الروابط الجليكوسيدية β-(1,4) في الببتيدوغليكان (انظر أعلاه). ويكون الليزوزيم أكثر فعالية ضد البكتيريا موجبة الجرام ، حيث يكون جدار الخلية الببتيدوغليكان مكشوفًا، مقارنةً بالبكتيريا سالبة الجرام ، التي تُغطي طبقة خارجية من عديد السكاريد الشحمي (LPS) طبقة الببتيدوغليكان. [ 31 ] ويمكن أن تُؤدي العديد من تعديلات الببتيدوغليكان البكتيري إلى مقاومة التحلل بواسطة الليزوزيم. كما تتأثر قابلية البكتيريا للتحلل بشكل كبير بالتعرض للمضادات الحيوية . إذ تُصنّع البكتيريا المُعرّضة للمضادات الحيوية ببتيدوغليكان يحتوي على سلاسل سكرية أقصر ذات روابط متقاطعة ضعيفة، وبالتالي يكون هذا الببتيدوغليكان أكثر قابلية للتحلل بواسطة الليزوزيم. [ 28 ]

الببتيدوغليكان كإشارة خطر بين البكتيريا

أفادت دراسة أجريت عام 2025 أن شظايا الببتيدوغليكان المنطلقة من الخلايا البكتيرية المتحللة يمكن أن تعمل كإشارة خطر عامة بين أنواع بكتيرية متنوعة. [ 37 ] وقد تبين أن التعرض للببتيدوغليكان الخارجي يحفز بسرعة تكوين أغشية حيوية ثلاثية الأبعاد في بكتيريا ضمة الكوليرا ، والزائفة الزنجارية ، والمكورات العنقودية الذهبية، والأسينيتوباكتر بوماني ، والمكورات المعوية البرازية . حتى التعرض لفترة وجيزة كان كافيًا لتحفيز استجابة منظمة تؤدي إلى زيادة إنتاج مكونات مصفوفة الغشاء الحيوي. في ضمة الكوليرا ، أدى التعرض للببتيدوغليكان إلى زيادة تنظيم العديد من الجينات المشاركة في تخليق المصفوفة، بما في ذلك مجموعتي الجينات vps -I و vps -II اللتين تساهمان في بنية الغشاء الحيوي. ولا تزال الآلية التي تستشعر بها البكتيريا شظايا الببتيدوغليكان خارج الخلية غير معروفة. [ 37 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 مادجان، مايكل ت.؛ مارتينكو، جون م.؛ بيندر، كيلي س.؛ باكلي، دانيال هـ.؛ ستال، ديفيد أ. (2015). بيولوجيا الكائنات الدقيقة لبروك (الطبعة 14  ). بوسطن: بيرسون إديوكيشن ليمتد. الصفحات 66-67 . ISBN  978-1-292-01831-7.
  2. ↑ ميهتا أ (20 مارس 2011). "رسوم متحركة لتخليق طبقة الببتيدوغليكان" . PharmaXChange.info .
  3. ↑ بيلجريف إيه إم، وولجموث سي دبليو (يونيو 2013). "المرونة والكيمياء الحيوية للنمو تربط معدل التكاثر بطول الخلية وكثافة الروابط المتشابكة في البكتيريا العصوية الشكل" . مجلة الفيزياء الحيوية . 104 (12): 2607-2611 . Bibcode : 2013BpJ...104.2607B . doi : 10.1016/j.bpj.2013.04.028 . PMC 3686348. PMID 23790368 .  
  4. ↑ بورسيل أ (18 مارس 2016). "البكتيريا" . علم الأحياء الأساسي.
  5. ↑ هوجان سي إم (12 أكتوبر 2014). "البكتيريا" . في: دراجان إس، كليفلاند سي جيه (محرران). موسوعة الأرض . واشنطن العاصمة: المجلس الوطني للعلوم والبيئة.
  6. 1 2 سالتون إم آر، كيم كيه إس (1996). "البنية" . في بارون إس، وآخرون (محررون). البنية. في: علم الأحياء الدقيقة الطبية لبارون ( الطبعة الرابعة). فرع جامعة تكساس الطبي. ISBN   978-0-9631172-1-2PMID 21413343​​ 
  7. ↑ ديمتشيك، ب.، وكوخ، أ. ل. (فبراير 1996). "نفاذية جدار خلايا الإشريكية القولونية والعصوية الرقيقة" . مجلة علم البكتيريا . 178 (3): 768-773 . doi : 10.1128/jb.178.3.768-773.1996 . PMC 177723. PMID 8550511 .  
  8. ↑ "2.3: جدار الخلية الببتيدوغليكان" . نصوص بيولوجية ليبر . 1 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 5 نوفمبر 2023 .
  9. ↑ هوانغ كيه سي، موخوبادياي آر، وين بي، غيتاي زد، وينغرين إن إس (ديسمبر 2008). "شكل الخلية وتنظيم جدار الخلية في البكتيريا سالبة الغرام" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 105 (49): 19282-19287 . Bibcode : 2008PNAS..10519282H . doi : 10.1073 / pnas.0805309105 . PMC 2592989. PMID 19050072 .  
  10. ↑ ريان كيه جيه، راي سي جي، محرران (2004). علم الأحياء الدقيقة الطبية لشيريس ( الطبعة الرابعة). ماكجرو هيل. ISBN  978-0-8385-8529-0.
  11. ↑ شلايفر كيه إتش، كاندلر أو (ديسمبر 1972). " أنواع الببتيدوغليكان في جدران الخلايا البكتيرية وآثارها التصنيفية" . مراجعات علم البكتيريا . 36 (4): 407-477 . doi : 10.1128/MMBR.36.4.407-477.1972 . PMC 408328. PMID 4568761 .  
  12. 1 2 ووز، سي آر ، كاندلر، أو ، ويليس، إم إل (يونيو 1990). "نحو نظام طبيعي للكائنات الحية : اقتراح لمجالات العتائق، والبكتيريا، وحقيقيات النوى" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 87 (12): 4576-4579 . Bibcode : 1990PNAS...87.4576W . doi : 10.1073/pnas.87.12.4576 . PMC 54159. PMID 2112744 .  
  13. ↑ كاندلر، أو .، وهيب، هـ. (مايو 1977). "انعدام الببتيدوغليكان في جدران خلايا ميثانوسارسينا باركيري". أرشيف علم الأحياء الدقيقة . 113 ( 1-2 ) : 57-60 . Bibcode : 1977ArMic.113...57K . doi : 10.1007/BF00428580 . PMID 889387. S2CID 19145374 .  
  14. 1 2 كاندلر أو ، كونيغ هـ (أبريل 1998). " بوليمرات جدار الخلية في العتائق (البكتيريا القديمة)" . علوم الحياة الخلوية والجزيئية . 54 (4): 305-308 . doi : 10.1007/ s000180050156 . PMC 11147200. PMID 9614965. S2CID 13527169 .   
  15. ↑ كاندلر ج، كاندلر أ (1954). "[دراسات حول مورفولوجيا وتكاثر الكائنات الحية الشبيهة بالتهاب الجنبة الرئوي وعلى الطور L البكتيري، الجزء الأول: المجهر الضوئي]" [ دراسات حول مورفولوجيا وتكاثر الكائنات الحية الشبيهة بالتهاب الجنبة الرئوي وعلى الطور L البكتيري، الجزء الأول: المجهر الضوئي (الآن الميكوبلازما وبكتيريا الطور L) ] . أرشيف علم الأحياء الدقيقة (بالألمانية). 21 (2). (المقال متوفر باللغة الإنجليزية): 178-201 . doi : 10.1007/BF01816378 . PMID 14350641. S2CID 21257985 .  
  16. ↑ ليفر م، دومينغيز-كويفاس ب، كوكسهيد ج م، دانيال ر أ، إرينغتون ج (فبراير 2009). "الحياة بدون جدار أو جهاز انقسام في بكتيريا العصوية الرقيقة". مجلة نيتشر . 457 (7231). [انظر أيضًا تصحيحًا، 23 يوليو 2009، مجلة نيتشر، المجلد 460، ص 538]: 849-853 . Bibcode : 2009Natur.457..849L . doi : 10.1038/ nature07742 . PMID 19212404. S2CID 4413852 .  
  17. ↑ كاندلر، أو. (1994). "التنوع المبكر للحياة". في: بنغتسون، س. (محرر). الحياة المبكرة على الأرض. ندوة نوبل 84. نيويورك: مطبعة جامعة كولومبيا، ص 221-270 . ISBN  978-0-231-08088-0.
  18. ↑ كاندلر، أو. (1998). "التنوع المبكر للحياة وأصل المجالات الثلاثة: اقتراح" . في: ويجل، ج.، وآدامز، م. و. (محرران). الكائنات المحبة للحرارة: مفاتيح التطور الجزيئي وأصل الحياة؟ لندن: تايلور وفرانسيس المحدودة. ص 19-31 . ISBN  978-0-203-48420-3.
  19. ↑ "الخلية بدائية النواة: البكتيريا" . مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2010. تم الاطلاع عليه في 1 مايو 2011 .
  20. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 وايت د (2007). فسيولوجيا وكيمياء حيوية بدائيات النوى ( الطبعة الثالثة). نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. 
  21. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 أوتين سي، بريلي إم، فولمر دبليو، فيولييه بي إتش، سالجي جيه (يناير 2018). " الببتيدوغليكان في البكتيريا الإجبارية داخل الخلايا" . علم الأحياء الدقيقة الجزيئي . 107 (2): 142-163 . doi : 10.1111/mmi.13880 . PMC 5814848. PMID 29178391 .  
  22. ↑ شام إل تي، بتلر إي كي، ليبار إم دي، كاهن دي، برنهاردت تي جي، رويز إن (يوليو 2014). "جدار الخلية البكتيرية. MurJ هو إنزيم قلب السلائف المرتبطة بالدهون لتكوين الببتيدوغليكان" . مجلة ساينس . 345 (6193): 220-222 . Bibcode : 2014Sci...345..220S . doi : 10.1126/science.1254522 . PMC 4163187. PMID 25013077 .  
  23. ↑ مادجان إم تي، مارتينكو جيه إم، دنلاب بي في، كلارك دي بي (2009). بيولوجيا الكائنات الدقيقة لبروك ( الطبعة الثانية عشرة). سان فرانسيسكو، كاليفورنيا: بيرسون/بنجامين كامينغز. 
  24. ↑ كونيغ هـ، كاندلر أ ، هامس و (يناير 1989). "التخليق الحيوي للسيدوميورين: عزل السلائف المفترضة من ميثانوباكتيريوم ثيرموأوتوتروفيكوم". المجلة الكندية لعلم الأحياء الدقيقة . 35 (1): 176-181 . doi : 10.1139/m89-027 . PMID 2720492 . 
  25. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ وولف إيه جيه ، أندرهيل دي إم (أبريل ٢٠١٨). "التعرف على الببتيدوغليكان بواسطة الجهاز المناعي الفطري". مراجعات الطبيعة. علم المناعة . ١٨ (٤): ٢٤٣-٢٥٤ . doi : 10.1038/nri.2017.136 . PMID 29292393. S2CID 3894187 .  
  26. 1 2 3 بيرش كيه إل، ديميستر كيه إي، زاغاني آر، تشين إس، وودزانوفسكي كيه إيه، ليو إس، وآخرون . (أبريل 2021). "تنظم شظايا الببتيدوغليكان البكتيري إشارات المناعة الفطرية بشكل تفاضلي" . مجلة ACS Central Science . 7 (4): 688-696 . doi : 10.1021/acscentsci.1c00200 . PMC 8155477. PMID 34056099 .   
  27. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ باستوس، ب. أ.، ويلر، ر.، بونيكا، إ. ج. (يناير ٢٠٢١). " امتصاص الببتيدوغليكان والتعرف عليه والاستجابات له في المضيف الثديي" . مجلة FEMS لاستعراضات علم الأحياء الدقيقة . ٤٥ (١) fuaa٠٤٤. doi : ١٠.١٠٩٣/femsre/fuaa٠٤٤ . PMC ٧٧٩٤٠٤٤. PMID ٣٢٨٩٧٣٢٤ .  
  28. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 صن كيو، ليو إكس، لي إكس (فبراير 2022). "تعديل المناعة القائم على الببتيدوغليكان". علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية . 106 (3): 981-993 . doi : 10.1007/s00253-022-11795-4 . PMID 35076738. S2CID 246276803 .  
  29. ↑ ليانغ ي، يانغ ل، وانغ ي، تانغ ت، ليو ف، تشانغ ف (ديسمبر 2022). "بروتين التعرف على الببتيدوغليكان SC (PGRP-SC) يُشكّل ثراء وتنوع وتكوين الميكروبات المعوية من خلال تعديل المناعة في ذبابة المنزل Musca domestica". علم الأحياء الجزيئي للحشرات . 32 (2): 200-212 . doi : 10.1111/imb.12824 . PMID 36522831. S2CID 254807823 .  
  30. 1 2 3 غونزاليس-سانتانا أ، دياز هيتز ر (أغسطس 2020). "الببتيدوغليكانات البكتيرية من الميكروبات في النمو العصبي والسلوك" ( ملف PDF) . اتجاهات في الطب الجزيئي . 26 (8): 729-743 . doi : 10.1016/j.molmed.2020.05.003 . PMID 32507655. S2CID 219539658 .  
  31. 1 2 مورفي ك، ويفر س، جينواي س (2017). علم المناعة لجينواي ( الطبعة التاسعة). نيويورك: جارلاند ساينس. الصفحات 45، 96-98 . ISBN   978-0-8153-4505-3. OCLC 933586700 . 
  32. ↑ يوشيمورا أ، لين إي، إنغالز آر آر، توومانين إي، دزيارسكي آر، غولينبوك دي (يوليو 1999). "أحدث ما توصل إليه العلم: التعرف على مكونات جدار الخلية البكتيرية موجبة الغرام بواسطة الجهاز المناعي الفطري يتم عبر مستقبل تول-2" . مجلة علم المناعة . 163 (1): 1-5 . doi : 10.4049/jimmunol.163.1.1 . PMID 10384090. S2CID 23630870 .  
  33. ↑ كاباريلي ر، نوتشيرينو ن، ميداليا س، بلايوتا ج، بونيلي ب، إيانيللي د (2011-12-01). كاردونا ب. ج. (محرر). "يحمي ببتيدوغليكان المكورات العنقودية الذهبية الفئران من العامل الممرض ويقضي على العدوى المُستحدثة تجريبياً" . PLOS ONE . 6 (12) e28377. Bibcode : 2011PLoSO...628377C . doi : 10.1371/journal.pone.0028377 . PMC 3228750. PMID 22145040 .  
  34. ↑ باومان ر (2007). علم الأحياء الدقيقة مع الأمراض حسب التصنيف ( الطبعة الثانية). بنجامين كامينغز. ISBN  978-0-8053-7679-1.
  35. ↑ سبرات ، ب. ج. (أبريل 1994). "مقاومة المضادات الحيوية بوساطة تغييرات الهدف". مجلة ساينس . 264 (5157): 388-393 . Bibcode : 1994Sci...264..388S . doi : 10.1126/science.8153626 . PMID 8153626. S2CID 30578841 .  
  36. ↑ ساركار ب، يارلاغادا ف، غوش س، هالدار ج (مارس 2017). "مراجعة حول مثبطات تخليق جدار الخلية مع التركيز على المضادات الحيوية الغليكوببتيدية" . MedChemComm . 8 ( 3): 516-533 . doi : 10.1039/c6md00585c . PMC 6072328. PMID 30108769 .  
  37. 1 2 فايديا، سانيكا؛ ساها، ديبيا؛ رود، دانيال كيه إتش؛ تورينز، غابرييل؛ هانسن، مادز إف؛ سينغ، برافين كيه؛ جيلي، إريك؛ نوشو، كازوكي؛ جيكل، هانا؛ غوتيغ، ستيفان؛ كافا، فيليبي؛ دريشر، كنوت (يناير 2025). "تستخدم البكتيريا الببتيدوغليكان الخارجي كإشارة خطر لتحفيز تكوين الأغشية الحيوية" . مجلة نيتشر مايكروبيولوجي . 10 (1): 144-157 . doi : 10.1038/s41564-024-01886-5 . ISSN 2058-5276 . PMC 11726461. PMID 39753671 .