Síntese, estrutura, funções de pepidoglicano

O Pepidoglicanos Eles são os principais componentes da parede celular de bactérias. Eles também são conhecidos como "sacos de mureina" ou simplesmente "mureina" e suas características dividem bactérias em dois grandes grupos: Gram -negativo e Gram -positivo.

As bactérias do tipo Gram -negativo são distinguidas porque têm um peptideoglicano.

Esquema de estrutura de peptidoglicano em e. Coli (fonte: yikrazuul / domínio público via Wikimedia Commons)

Nas bactérias gram -negativas, o peptidoglicano ocupa cerca de 10% da parede celular, em contraste com as bactérias gram -positivas, a camada peptidoglicana pode ocupar cerca de 90% da parede celular.

A estrutura do tipo "rede" formada por moléculas de peptidoglicano é um dos fatores que lhes dão grande resistência a bactérias contra agentes externos. Sua estrutura consiste em longas cadeias de glicanos associados à formação de uma rede aberta que cobre toda a membrana citosólica.para

As cadeias desta macromolécula têm um comprimento médio de 25 a 40 unidades de dissacarídeos unidos, embora tenham sido encontradas espécies de bactérias que tenham dissacarídeos de mais de 100 unidades.

O peptidoglicano também participa do transporte de moléculas e substâncias do espaço intracelular para o ambiente extracelular (a superfície), uma vez que as moléculas precursoras deste composto são sintetizadas dentro do citosol e são exportadas para o exterior da célula.

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Síntese de peptidoglicanos

A síntese do peptidoglicano implica mais de vinte reações diferentes, que ocorrem em três lugares diferentes na célula bacteriana. A primeira parte do processo é onde os precursores pepidoglicanos são gerados e isso ocorre em citosol.

Na face interna da membrana citosólica, ocorre a síntese de intermediários lipídicos e a última parte, onde ocorre a polimerização de peptidoglicanos, ocorre no espaço perplapsmico.

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Processo

Os precursores uridina-n-acetilglucosamina e uridina-ácido-n-acetilmurâmico são formados no citoplasma da frutose-6-fosfato e através das reações catalisadas por três enzimas transpeptidase que agem consecutivamente.

A montagem das cadeias pentapeptídicas (ácido L-alanina-D-glutamina-diaminoopimélica-d-alanina-d-alanina) Occ d-glutamina, outro ácido diamineopimélico e outro D-alanina-d-alanina dipéptide.

Uma proteína de membrana abrangente chamada fosfo-n-acetilmuramil-pentapéptido-transferase, que está localizada na face interna, catalula a primeira etapa da síntese na membrana. Isso realiza a transferência do uridina-ácido-n-acetilmurâmico do citoplasma para o bactretenol (um álcool lipídico ou hidrofóbico).

Bactrepreneol é um transportador associado à face interna da membrana celular. Quando o uridina-ácido-n-acetilmurâmico está se ligando ao bactrepreneol, o complexo conhecido como lipídeo e lipídio é formado. Em seguida, uma transferência adiciona uma segunda molécula, o pentááculo e um segundo complexo conhecido como lipídio II é formado.

O lipídio II é então composto de uridina-n-acetilglucosamina, uridina-ácido-n-acetilmurâmico, l-alanina, D-glicose, ácido diamineopimélico e dipéptide d-alanina-d-alanina. Finalmente, dessa maneira, os precursores são incorporados ao peptidogly macromolecular.

O transporte do lipídio II da face interior para a face interior do citoplasma é o último passo da síntese e é catalisado por uma enzima "Murámica flipase", responsável por incorporar a molécula recém -sintetizada em direção ao espaço extracelular onde ele irá cristalizar.

Estrutura

Peptidoglicano é um heteropolímero formado por longas cadeias de carboidratos que se cruzam com cadeias peptídicas curtas. Esta macromolécula envolve toda a superfície externa da célula bacteriana, tem uma forma de "malha sólida" e completa, mas caracterizada por uma grande capacidade elástica.

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Carboidratos ou cadeias de carboidratos são formadas por repetições de dissacarídeos que alternadamente contêm aminoazúces, como n-acetilglucosamina e ácido n-acetilmurâmico e ácido e ácido.

Abordagem gráfica para a estrutura em forma de rede do peptidoglicano (fonte: Bradleyhintze / CC0 via Wikimedia Commons)

Cada dissacarídeo se une ao outro através de uma ligação glucosídica do tipo β (1-4), que é formada no espaço perplástico devido à ação de uma enzima transglicosilase. Entre as bactérias Gram negativas e Gram positivas, existem diferenças na ordem dos componentes que fazem parte do peptidoglicano.

Pepidoglicano em célula grama negativa

O peptidoglicano apresenta em sua estrutura um grupo d-lactil ligado ao ácido N-acetilmurâmico, que permite a âncora covalente de cadeias peptídicas curtas (geralmente com um comprimento de dois a cinco aminoácidos) através de uma ligação amida amida.

Peptidoglicano em célula de grama positiva

A montagem dessa estrutura ocorre no citoplasma celular durante a primeira fase da biossíntese peptidoglicana. Todas as cadeias peptídicas formadas têm aminoácidos na configuração D e L, que são sintetizados por enzimas de corrida desde a forma correspondente de aminoácidos.

Todas as cadeias peptidoglicanas têm pelo menos um aminoácido com características dibásicas, pois isso permite que a rede entre as cadeias adjacentes da parede celular sejam formadas e inseridas.

Funções

O peptidoglicano tem pelo menos 5 funções principais para células bacterianas, a saber:

- Proteja a integridade das células contra mudanças internas e/ou externas da pressão osmótica, permitindo também bactérias.

- Proteja a célula bacteriana do ataque patogênico: a rede rígida de pepidoglicanos representa uma barreira física difícil de superar para muitos agentes infecciosos externos.

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- Manter morfologia celular: muitas das bactérias aproveitam. Muitas bactérias vivem sob incríveis pressões externas e mantêm sua morfologia é essencial para sobreviver em tais condições.

- Ele atua como um suporte para muitas estruturas que estão ancoradas na parede celular de bactérias. Muitas estruturas, como cílios, por exemplo, precisam de uma âncora firme na célula, mas ao mesmo tempo conferir a capacidade de se mover no ambiente extracelular. A âncora dentro da parede celular permite cílios esta mobilidade específica.

- Regula o crescimento e a divisão celular. A estrutura rígida que significa que a parede celular representa uma barreira para a célula ter uma expansão limitada para um volume específico. Ele também regula que a divisão celular não acontece de maneira desordenada por toda a célula, mas que ocorre em um ponto específico.

Referências

1. Helal, a. M., Sayed, a. M., Omara, m., Elsebaei, m. M., & Mayhoub, um. S. (2019). PEPIDLYCANA CATHOS: ainda há mais. RSC Advances, 9 (48), 28171-28185.
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3. Rogers, h. J. (1974). Pepidoglicanos (esbulicídeos): estrutura, função e variações. Anais da Academia de Ciências de Nova York, 235 (1), 29-51.
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