กรด teichoicมีglucopolímeros polyanionic ที่เป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบ โมโนเมอร์ที่เป็นส่วนประกอบของกรดเหล่านี้คือโพลิอัลโคเลสกลีเซอรอลและไรบิทอลซึ่งเชื่อมโยงกันผ่านพันธะฟอสโฟดิสเตอร์
พวกเขาได้รับการจัดประเภทเป็นกรดทีโคอิคและกรดไลโปลิไทโคอิคตามองค์ประกอบและตำแหน่งในเซลล์แบคทีเรีย อดีตมีปฏิสัมพันธ์กับ peptidoglycan ที่มีอยู่ในผนังเซลล์ในขณะที่ยึดติดกับ lipid bilayer เนื่องจากความสัมพันธ์กับไขมัน
โครงสร้างทางเคมีของกรดทีโคอิค โดย Cvf-ps จาก Wikimedia Commons
ฟังก์ชันหลายอย่างเป็นฟังก์ชันที่มาจากโพลีเมอร์เหล่านี้ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่ให้ความแข็งแกร่งกับผนังและให้ประจุลบที่มีความหนาแน่นสูง สารหลังสามารถช่วยเร่งกระบวนการทางสรีรวิทยาหลายอย่างเช่นการเพิ่มการเคลื่อนย้ายของไอออนดิวาเลนต์เช่นแมกนีเซียม
โครงสร้าง
กรด Teichoic เป็นโพลีเมอร์ของโพลีออลซึ่งอาจเป็นกลีเซอรอลหรือรูบิทอล
โพลีเมอร์ประเภทนี้เรียกว่าโพลีเอนิออนิกไกลโคโพลิเมอร์เนื่องจากมีความอุดมสมบูรณ์ในกลุ่มที่มีประจุลบ ในพวกเขาโมโนเมอร์ของโพลีออลเชื่อมโยงผ่านพันธะฟอสโฟดิสเตอร์และเกี่ยวข้องกับเอสเทอร์อะลานีนและกลุ่มไกลโคซิล
การกระจาย
ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวก โดย Franciscosp2 จาก Wikimedia Commons
กรดเหล่านี้ได้รับการอธิบายว่าเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกโดยมีชั้นเปปทิโดไกลแคนหนา
Peptidoglycan เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วย N-acetyl muramic acid และ N-acetylglucosamine โมเลกุล กรด Teichoic มีความเชื่อมโยงกับสารตกค้างของกรด N-acetyl muramic แต่ละตัวทำให้ผนังมีความหนาแน่นของประจุลบสูง
นอกจากนี้ยังพบว่ากรดทีโคอิคบางชนิดสามารถจับกับไขมันบางชนิดที่มีอยู่ในเยื่อหุ้มพลาสมาในแบคทีเรีย ผลิตภัณฑ์ของสหภาพนี้เรียกว่ากรดไลโปติโคอิค
ณ จุดนี้เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องกล่าวถึงว่าสายพันธุ์ที่แตกต่างกันและสายพันธุ์ที่มีอยู่ของแบคทีเรียเชิงบวกที่มีอยู่นั้นแตกต่างกันในประเภทของกรดทีโคอิคที่เกี่ยวข้องกับผนังและเยื่อหุ้มเซลล์
ดังนั้นจึงถูกใช้เป็นเครื่องหมายที่มีประโยชน์สำหรับการจำแนกทางซีรั่มและการระบุชนิดและชนิดของแบคทีเรียแกรมบวก
ประวัติศาสตร์
การศึกษาเกี่ยวกับการทำงานของ polyalcohols cytidine diphosphate-glycerol และ cytidine diphosphatoribitol (ส่วนประกอบของกรด teichoic) ทำให้สามารถตรวจพบกรดเหล่านี้ได้เป็นครั้งแรกในเมมเบรนของแบคทีเรียแกรมบวกในปีพ. ศ. 2501
ในความเป็นจริงการแยกโพลีแอลกอฮอล์เหล่านี้ทำให้สามารถแสดงได้ว่าทั้งไรบิทอลฟอสเฟตและกลีเซอรอล - ฟอสเฟตกำลังสร้างโพลีเมอร์ สิ่งเหล่านี้เรียกว่ากรดทีโคอิคจากภาษากรีก "teichos" ซึ่งแปลว่าผนัง
การกำหนดทั่วไปของกรดทีโคอิคนี้ได้รับการดัดแปลงเนื่องจากมีการค้นพบรูปแบบโครงสร้างในโพลีเมอร์เหล่านี้และตำแหน่งย่อยที่แตกต่างกัน
ในกรณีแรกคำว่า polyribitholphosphate teichoic acids และ polyglycerolphosphate teichoic acids ถูกใช้เพื่ออ้างถึงชนิดของแอลกอฮอล์ที่ประกอบขึ้นเป็นโพลีเมอร์
อย่างไรก็ตามเนื่องจากพอลิเมอร์โพลีกลีเซอรอลฟอสเฟตพบว่าเกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มของแบคทีเรียที่ไม่มีผนังเซลล์จึงเรียกว่าเมมเบรนกรดทีโคอิค
หลายปีต่อมาเมื่อตรวจพบสารประกอบเชิงซ้อนแอมฟิฟิลิกของกรดทีโคอิคโควาเลนต์จับกับไกลโคลิปิดเมมเบรนชื่อกรดไลโปอิโคอิคก็เกิดขึ้น
ปัจจุบันยังคงมีชื่อสุดท้ายสองชื่อ ได้แก่ กรดทีโคอิคและกรดไลโปอิโคอิค ตัวแรกหมายถึงสิ่งที่ทำปฏิกิริยากับเพปทิโดไกลแคนที่มีอยู่ในผนังแบคทีเรียและตัวที่สองหมายถึงสิ่งที่ยึดกับเมมเบรนในพลาสมาผ่านปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ชอบน้ำ
คุณสมบัติ
กรดไทโคอิคที่อธิบายว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญของผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกทำหน้าที่มากมายในระดับนี้
นอกจากจะช่วยให้ผนังรองรับโครงสร้างได้มากขึ้นแล้วยังให้ความหนาแน่นของประจุลบที่สูงอีกด้วย คุณสมบัติสุดท้ายนี้ช่วยให้แบคทีเรียเหล่านี้สามารถ:
- เพิ่มความสามารถในการยึดติดกับพื้นผิว ต้องขอบคุณการสร้างปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตระหว่างกลุ่มโพลิอัลโคลที่มีประจุลบและสารตกค้างที่มีประจุบวกที่มีอยู่ในโมเลกุลนอกเซลล์
- อำนวยความสะดวกและควบคุมการเคลื่อนตัวของไอออนบวกที่แยกออกจากกันเช่นแมกนีเซียมซึ่งเนื่องจากประจุบวกของพวกมันจะถูกดึงดูดเข้าหาผนังมากขึ้น
หน้าที่อีกประการหนึ่งที่เกิดจากกรดทีโคอิคคือการให้ความทนทานต่อความเครียดจากความร้อนและความเครียดออสโมติก เนื่องจากมีการเห็นว่าแบคทีเรียที่ขาดกรดทีโคอิคไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงหรือเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำเกลือมาก
นอกจากนี้ดูเหมือนว่ากรด teichoic เพียงอย่างเดียวหรือร่วมกับ peptidoglycan ทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน นั่นคือพวกมันทำหน้าที่เป็นอิมมูโน
กรดทีโคอิกในผนัง
Staphylococcus aureus เป็นแบคทีเรียแกรมบวกที่กระจายอยู่ทั่วโลกซึ่งเป็นสาเหตุของโรคผิวหนังระบบทางเดินหายใจและโรคเลือด
กรดทีโคอิคที่เกี่ยวข้องกับผนังของแบคทีเรียนี้ให้คุณสมบัติที่ช่วยเพิ่มความสามารถในการก่อโรค
คุณสมบัติเหล่านี้บางส่วน ได้แก่ :
- ความสามารถในการยึดเกาะสูงกับเซลล์เยื่อบุผิวและเยื่อเมือกของสิ่งมีชีวิตที่ติดเชื้อทำให้สามารถบุกรุกได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
- ความต้านทานต่อการออกฤทธิ์ของยาปฏิชีวนะβ-lactam เช่นเพนิซิลลิน
- เพิ่มการได้มาของยีนต้านทานโดยการถ่ายโอนในแนวนอน
ในทางกลับกันสิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าในลักษณะเดียวกับที่พวกมันเพิ่มความสามารถในการทำให้เกิดโรคพวกมันมีภูมิคุ้มกันสูง นั่นคือพวกมันสามารถกระตุ้นการตอบสนองภูมิคุ้มกันของโฮสต์ที่ติดเชื้อได้อย่างรวดเร็ว
ในแง่นี้:
- กระตุ้นการผลิตแอนติบอดีอย่างรวดเร็ว
- พวกมันกระตุ้นส่วนเสริมและสนับสนุนการอพยพอย่างรวดเร็วของเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันไปยังแหล่งที่มาของการติดเชื้อ
สุดท้ายนี้เป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับการกล่าวถึงว่าไกลโคซิเลชันของกรดทีโคอิคเหล่านี้ยังเป็นปัจจัยกำหนดปฏิกิริยาระหว่างเชื้อโรคกับโฮสต์
อ้างอิง
- Armstrong JJ, Baddiley J, Buchanan JG, Carss B. Nucleotides และผนังเซลล์ของแบคทีเรีย ธรรมชาติ. 1958; 2: 1692-1693
- Brown S, Santa Maria JP, Walker S. Wall Teichoic Acids ของแบคทีเรียแกรมบวก Annu Rev Microbiol 2013; 67: 1-28
- Critcheley P, Archibald AR, Baddiley กรดทีโคอิคภายในเซลล์จาก Lactobacillus arabinosus ชีวเคมีเจ 2505; 85: 420-431
- Knox KW, Wicken AJ. การศึกษาทางเซรุ่มวิทยาเกี่ยวกับกรดทีโคอิคของ Lactobacillus plantarum ติดเชื้ออิมมูน. 1972; 6: 43-49.
- Rohde M. ผนังเซลล์แบคทีเรียแกรมบวก Microbiol Spectr. 2019; 7 (3). ดอย: 10.1128 / microbiolspec.GPP3-0044-2018.
- van Dalen R, De La Cruz Diaz JS, Rumpret M, Fuchsberger FF, van Teijlingen NH, Hanske J, Rademacher C, Geijtenbeek TBH, van Strijp JAG, Weidenmaier C, Peschel A, Kaplan DH, van Sorge NM Langerhans Cells Sense Staphylococcus aureus Wall Teichoic Acid ผ่าน Langerin เพื่อกระตุ้นการตอบสนองต่อการอักเสบ mBio 2019; 10 (3): 1-14.
- โครงสร้างทางเคมีของกรดทีโคอิค โดย Cvf-ps จาก Wikimedia Commons