當(dāng)前位置:科德角國際生物醫(yī)學(xué)科技(北京)有限公司>>技術(shù)文章>>Lipid A的生物合成和遺傳學(xué)概述
Lipid A的生物合成發(fā)生在細(xì)胞膜的胞漿面。既往認(rèn)為Lipid A的合成起點(diǎn)為UDP-N-葡萄糖胺(UDP-GlcN)效高性,目前已證實(shí)真正的合成起點(diǎn)為UDP-N-乙酰葡萄糖胺(UDP-GlcNAc)模式。Lipid A的合成是在lpx基因簇編碼的一系列酶的催化下,經(jīng)過UDP-N-乙酰葡萄糖胺提升、UDP-單脂酰乙酰葡萄糖胺高品質、UDP-2,3二脂酰葡萄糖胺支撐能力、Lipid Ⅹ資源優勢、LipidⅣA等一系列中間體的合成步驟,最終生成Lipid A特征更加明顯。其中β-羥基14烷酸-豕浪?;d體蛋白[(β-OH)C14-ACP]在Lipid A的生物合成中提供Lipid A結(jié)構(gòu)中的β-羥基14烷酸﹐酰基載體蛋白(acyl carrier protein的可能性,ACP)由acpP基因編碼不要畏懼。
一、UDP-單脂酰乙酰葡萄糖胺
在UDP-N-乙酰葡萄糖胺鯁栴};D(zhuǎn)移酶(UDP-GlcNAc O-acyltransferase)(lpxA基因編碼)的作用下逐漸顯現,UDP-GlcNAc在3-羥基位被(β-OH)C14-ACP提供的β-羥基14烷酸跞珪?;蒛DP-單脂酰乙酰葡萄糖胺(UDP-3-monouoyl-GlcNAc)(圖3-1)。
二拓展基地、UDP-2集中展示,3二脂酰葡萄糖胺和Lipid Ⅹ
UDP-3-monouoyl-GlcNAc在N-脫乙酰酶(UDP-3-O-N-acetylgluco samine deacety-lase)(lpxC基因編碼)作用下脫去C-2氨基上的乙酰基團(tuán)不合理波動,然后在跣v手段;D(zhuǎn)移酶(acyl-transferase)(lpxD基因編碼)的催化下向C-2氨基轉(zhuǎn)入ACP結(jié)合的β-羥基14烷酸,生成UDP-2積極拓展新的領域,3-二脂酰葡萄糖胺(UDP-2配套設備,3-Di-acyl-GlcN)(圖3-1)。最后在焦磷酸酶的作用下相對開放,磷酸置換出UDP推進高水平,生成1-磷酸-2,3-二脂酰葡萄糖胺即 Lipid X(圖3-2)拓展應用。
三生產創效、Lipid Ⅳ A
在Lipid A 雙糖合成酶(disaccharidesynthase)(lpxB基因編碼)的催化下,UDP-2領先水平,3-二脂酰葡萄糖胺和 Lipid X在1-6位置通過焦磷酸鍵連接縮合生成Lipid A前體分子二糖1-磷酸(二糖1-P)。此時(shí)每個(gè)糖基上有2個(gè)β-羥基14烷酸,還原性葡萄糖胺的C-1位上有一磷酸基戰略布局。然后在C-4-膜結(jié)合激酶(membrane bound 4 kinase)的作用下(在大腸桿菌中由lpxK基因編碼)事關全面,非還原性葡萄糖胺的C-4上再連接一個(gè)磷酸基團(tuán),生成1狀態,4-二磷酸四脂酰葡萄糖胺雙糖即LipidⅣA(圖3-2)技術節能。
四、Lipid A
Lipid ⅣA在轉(zhuǎn)變?yōu)長ipid A 的合成反應(yīng)中廣泛認同,在KDO轉(zhuǎn)移酶(KDO transferase)(kdtA/ waaA基因編碼)的作用下國際要求,非還原性葡萄糖胺的C-6′與CMP-KDO中的KDO偶聯(lián)。然后在同樣的轉(zhuǎn)移酶作用下使第2個(gè)CMP-KDO與第一個(gè)KDO的C-4-OH結(jié)合鍛造。Lipid A中的脂肪酸(十二烷酰和十四烷酰鏈)是在KDO結(jié)合到Lipid ⅣA后競爭激烈,再通過一種獨(dú)-特的酰基轉(zhuǎn)移酶(acyltransferases)(htrB和msbB基因編碼)改善,在Lipid ⅣA的C-2′和C-3′位脂肪酸主鏈上再引入2個(gè)飽和脂肪酸(C12參與能力,C14),從而在胞漿面形成較為完整的疏水性的錨狀結(jié)構(gòu)即KDO-Lipid A(圖3-3)是目前主流。
在第4步的合成中充分發揮,不同細(xì)菌所連接脂肪酸鏈的程度可以不同,這是造成不同細(xì)菌的LPS毒力差異的原因之一,這與某些基因的調(diào)控有關(guān)選擇適用,如沙門菌的PhoP/PhoQ因子管理,它可調(diào)控Lipid A中2-羥基十四烷酸鹽和棕櫚酸鹽的修飾,從而增強(qiáng)了細(xì)菌對(duì)宿主非特異性免疫識(shí)別的逃逸能力業務指導。
沙門菌逃避宿主殺滅的機(jī)制﹐主要受控于PhoP/PhoQ雙成分調(diào)節(jié)因子改進措施。PhoP/PhoQ通過磷酸化或結(jié)合特定的啟動(dòng)子,誘導(dǎo)或抑制基因的表達(dá)長足發展,這些基因稱為phoP激活基因(pag)和phoP抑制基因(prg)今年。通過這些基因的調(diào)控表達(dá),可使沙門菌適應(yīng)外周的環(huán)境結構不合理,抵抗宿主細(xì)胞的殺滅作用動手能力。pag基因和prg基因的平衡表達(dá)是維持沙門菌生存所必需的。目前發(fā)現(xiàn)pagC意見征詢、pagD重要的意義、pagJ 、pagK等多個領域、pagM和pagP與沙門菌的毒力有密切關(guān)系再獲。
參與Lipid A合成的酶都位于細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞膜的胞漿面,因?yàn)樵隗w外研究中發(fā)現(xiàn)應用擴展,從Lipid ⅣA轉(zhuǎn)變成Lipid A的過程中都需要去垢劑的激活體驗區。但近年在鼠傷寒沙門菌中發(fā)現(xiàn),由pagL基因(PhoP/PhoQ-activatedgene L)編碼的一種獨(dú)-特的脫酰酶以及在大腸桿菌中由pWLP21質(zhì)粱顒由??刂坪铣傻牡鞍踪|(zhì)有望,可以 PhoP/PhoQ依賴的方式導(dǎo)致Lipid A的R-3-羥基十四烷酸發(fā)生改變,從而造成Lipid A對(duì)陽離子抗菌肽的耐受性加強(qiáng)生產能力,但它不影響細(xì)菌細(xì)胞的生長標準。通過分離外膜和SDS/PAGE分析示範推廣,該脫酰酶主要位于細(xì)胞外膜堅持好,由185個(gè)氨基酸序列組成,其氨基端是20個(gè)氨基酸組成的信號(hào)肽大幅增加。在這個(gè)過程中特性,有可能lpxO基因也參與其中,它可能編碼產(chǎn)生一種Fe2+/α酮戊二酸鹽依賴的雙加氧酶等特點,催化Lipid A或其前體的羥基化建言直達,該酶是一種含有302個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì),位于細(xì)胞膜上將進一步,其兩端具有與膜結(jié)合的錨狀結(jié)構(gòu)充分發揮;另一個(gè)位于外膜的酶由pagP基因所編碼,其作用和pagL相似,參與2-羥基十四烷酸鹽的修飾重要方式。
盡管Lipid A的結(jié)構(gòu)相當(dāng)保守開展面對面,但在許多生物體中,已證實(shí)Lipid A仍存在進(jìn)一步的共價(jià)修飾非常重要,這種修飾可能與細(xì)菌的致病性或有利于其在宿主體內(nèi)的生存有關(guān)進一步提升。一種位于細(xì)胞膜胞質(zhì)面的4-氨基-4-脫氧阿拉伯糖(4-amino-4-deoxy-1-arabinose,1-Ara4N)轉(zhuǎn)移酶(ArnT)可以在Lipid A合成的過程中營造一處,將1或2個(gè)1-Ara4N轉(zhuǎn)移至Lipid A或其前體分子Lipid Ⅳ A的磷酸基團(tuán)上改革創新,從而導(dǎo)致大腸桿菌K-12和鼠傷寒沙門菌對(duì)多粘菌素的耐受。在鼠傷寒沙門菌中取得顯著成效,該酶由染色體上的orf5交流等,pmrK和yfbl基因編碼,含有548個(gè)氨基酸殘基并可能存在12個(gè)跨膜區(qū)域不斷完善,在綠膿假單胞菌和耶爾森菌也被發(fā)現(xiàn)有類似的氨基酸序列數字化。
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