脂質II

脂質IIは、細菌の細胞壁合成における前駆体分子です。これは両親媒性ペプチドグリカンであり、バクトプレノール炭化水素鎖にちなんで名付けられています。このバクトプレノール鎖は脂質アンカーとして働き、細菌の細胞膜に埋め込まれます。脂質IIは細胞膜を通過して、その二糖ペンタペプチド「構成要素」をペプチドグリカン網に運び込み、組み込む必要があります。脂質IIは、いくつかの抗生物質の標的となっています。

合成

ペプチドグリカン生合成経路において

脂質 II はペプチドグリカン合成の最終中間体です。これは、MurG トランスフェラーゼが脂質 I に N -アセチルグルコサミン(GlcNAc)を付加する反応を触媒し、バクトプレノールピロリン酸アンカーを持つ完全な二糖ペンタペプチドモノマーを生成することによって形成されます。これは細胞質膜の内側で起こり、バクトプレノール鎖は二重層の内側リーフレットに埋め込まれています。脂質 II はその後、フリッパーゼによって膜を横切って輸送され、二糖ペンタペプチドモノマー ( GlcNAc とN -アセチルムラミン酸(MurNAc) の間にL -Ala-γ- D -Glu- m -DAP - D -Ala- D -Alaからなるペンタペプチド幹) が露出され、重合および架橋されてペプチドグリカンになります。残りのバクトプレノールピロリン酸はその後、膜の内側にリサイクルされます。^[²^]

脂質 II を細胞質膜を横切って輸送する必須の MurJフリッパーゼは、数十年にわたる探索の後、2014 年 7 月にようやく発表されました。 ^{[ 3 ]}アッセイ結果が矛盾していたため、この発見はやや議論の的となりました。FtsW ( EC 2.4.1.129 ) が代替として提案されましたが、2019 年以降、証拠は MurJ 側を強く支持しています。^{[ 4 ]}

人工生産

脂質 II の人工生産法が報告されている。UDP-MurNAc ペンタペプチドとウンデカプレノールから脂質 II を合成するには、MraY、MurG、ウンデカプレノールキナーゼという酵素を用いることができる。^{[ 5 ]} 合成脂質 II アナログは、脂質 II が分子とどのように相互作用し結合するかを研究する実験に用いられる。^{[ 6 ]} また、細菌細胞内で蓄積された重要なペプチドグリカン前駆体も相当量が単離されている。^{[ 7 ]}

機能

脂質 II は、細胞膜を横断して二糖ペンタペプチドを供給および組み込むことにより、多くの細菌においてペプチドグリカン構成要素の「シャトルキャリア」として機能します。 ^[²^]脂質 II のポリマーは、ファミリー 51 (GT51) のグリコシルトランスフェラーゼによって触媒され、線状のグリカン鎖を形成します。トランスペプチダーゼは鎖を架橋し、網状のペプチドグリカン高分子を形成します。結果として生じる糖ペプチドは、多くの細菌のエンベロープの必須部分であり、細菌細胞あたり 2000 分子未満の濃度で存在すると推定されています。^[⁸^]

脂質II生合成は、クラミジアやボルバキアのような細胞壁を持たない生物においても機能的で不可欠である。脂質II生合成の維持は、原核生物の細胞分裂におけるその役割を反映しているという仮説が立てられている。^{[ 9 ]}

グラム陽性細菌における線毛の発見と組み立てのメカニズムにおいて、脂質IIは重要な構造分子として関与している。それは線毛成分の重合中または重合後に線毛を固定する。^{[ 10 ]}

抗生物質

脂質IIは、その二糖ペプチド単位がペプチドグリカンに組み込まれる前に細胞質膜の外側に反転する必要があるため、抗生物質の標的として比較的アクセスしやすい。これらの抗生物質は、ペプチドグリカン合成を直接阻害するか、脂質IIに結合して細胞質膜に破壊的な孔を形成することによって細菌と戦う。^{[ 11 ]}脂質IIを標的とする抗生物質の例としては、次のものがある。

バンコマイシンとその合成誘導体^{[ 11 ]}
ラモプラニン^{[ 11 ]}
一般的な食品保存料であるニシン^[¹²^]を含むいくつかのランティバイオティクス
テイキソバクチン^{[ 13 ]}
コプシン
ヒトアルファディフェンシン

バインディング

グリコペプチド系抗生物質バンコマイシンは、D-Ala-D-Ala末端を利用して脂質Iおよび脂質IIを消費するペプチドグリカン合成を阻害します。バンコマイシン耐性株では、重要な水素結合が失われるため、バンコマイシンは結合できません。オリタバンシンもD-Ala-D-Ala末端を利用しますが、さらにブドウ球菌や腸球菌などのグラム陽性病原菌に存在する脂質IIステムペプチドの2位のクロスブリッジとD-イソグルタミンを利用します。脂質IIのアミド化によるオリタバンシンの結合の増加は、バンコマイシン耐性株における重要な水素結合の喪失を補うことができます。^{[ 14 ]}

ランティバイオティクスは、ピロリン酸によって脂質IIを認識する。^{[ 2 ]}

脂質IIは、ディフェンシンα1などの抗菌ペプチドの一種であるヒトαディフェンシンと相互作用する。後者は、グラム陽性菌感染症の治療における治療薬候補として作られた合成低分子量化合物の結合を記述および予測するために使用されてきた。^[¹⁵^]

ペニシリン結合タンパク質4は、試験管内でトランスペプチダーゼとして働き、d-アミノ酸をリピドII（およびリピドI）に交換する。^{[ 16 ]}

参考文献

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外部リンク

米国国立医学図書館の医学主題見出し（MeSH）におけるLipid+II

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