擬似ペプチドグリカン

擬似ペプチドグリカン（擬似ムレインとも呼ばれる^[2]、以下 PPG）は、一部の古細菌の細胞壁の主要成分であり、化学構造は細菌ペプチドグリカンと異なりますが、機能と物理的構造は細菌ペプチドグリカンに似ています。擬似ペプチドグリカンは、一般に、少数のメタン生成古細菌にのみ存在します。基本成分は、 N-アセチルグルコサミンとN-アセチルタロサミンウロン酸（代わりにN-アセチルムラミン酸を含む細菌ペプチドグリカン）であり、β-1,3-グリコシド結合で結合しています。^[3]

リゾチームは、ヒトの分泌物（唾液や涙など）中に存在する宿主防御機構であり、β-1,4-グリコシド結合を切断してペプチドグリカンを分解します。しかし、擬似ペプチドグリカンはβ-1,3-グリコシド結合を持っているため、リゾチームは効果がありません。細胞壁の化学的性質のこれらの大きな違いから、古細菌の細胞壁と細菌の細胞壁は共通の祖先から進化したのではなく、収斂進化の結果に過ぎないと考えられてきましたが、^{[4]最近の構造研究により、より深い}相同性が明らかになりました。^[1]

擬似ペプチドグリカンのβ-1,3-グリコシド結合を切断する古細菌酵素は知られていないが、2つのプロファージによってコードされる擬似ムレインエンドイソペプチダーゼによって分解することができる。^[5]擬似ムレインエンドイソペプチダーゼは、隣接する擬似ペプチドグリカン鎖間のペプチド結合を切断することによって機能する。

擬似ペプチドグリカンは、N-アセチルグルコサミンとN-アセチルタロサミヌロン酸という2つの糖で構成されています。これらの糖は異なるアミノ酸で構成されており、擬似ペプチドグリカン内のペプチド架橋は異なるアミノ酸で形成されています。ペプチド結合は、 N-アセチルタロサミヌロン酸のリジンと、平行するN-アセチルタロサミヌロン酸のグルタミンの間で形成されます。^[6]擬似ペプチドグリカンは、細菌のペプチドグリカンと同様に、古細菌の 細胞膜の外側にメッシュ状の層を形成します。

メタン生成古細菌のごく一部に、擬似ペプチドグリカンからなる細胞壁があります。この成分は、細菌細胞内のペプチドグリカンとよく似た働きをします。 ^[7]擬似ペプチドグリカンは、古細菌細胞がその形状を決定し、細胞に構造を与えるために使用されます。また、細胞を環境内の望ましくない分子や有害なものから保護するためにも使用されます。

PPG は、2 つの遺伝子クラスターの酵素によって生成されます。ペプチド リガーゼに関する最近の研究では、驚くべきことに、ムレイン合成と共通の起源があることが示されています。この経路には、細菌に相同なCarB、MurC /D (ペプチド リガーゼ)、MurG、MraY、UppP、UppS、および類似の機能を果たすと思われるフリッパーゼ、および 2 つの新規だが保存された膜貫通タンパク質が含まれることが現在わかっています。細菌でUDP-GlcNAc を生成するGlmMおよびGlmU は、ホスホグルコムターゼ(PGM)にも存在します。種の半分には、細菌で細胞壁の改変を行うことが知られている MurT および GatD もあります。相同な架橋酵素は特定されていません。注目すべきことに、「糖ペプチド モノマーの二糖部分の形成は、細菌では後ではなく、MraY による膜タンパク質への転移の前に発生します」。これらの情報を一貫した経路に結び付けるには、さらに研究が必要です。^[1]

リゾチームは、細菌細胞内のペプチドグリカンを分解する能力を持つ、人間の自然な防御機構です。ペプチドグリカンを構成するアミノ糖を交互につなぐβ-1,4-グリコシド結合を標的にしてペプチドグリカンを分解します。 ^[8]ペプチドグリカン内のグリコシド結合の分解により、糖が分離し、ペプチドグリカンと細菌の構造的完全性が阻害されます。

しかし、擬似ペプチドグリカンは、N-アセチルタロサミヌロン酸という異なる酸性アミノ糖で構成されています。この違いにより、擬似ペプチドグリカンはβ-1,3-グリコシド結合を持っています（細菌のβ-1,4-グリコシド結合とは対照的です）。^[3]リゾチームはペプチドグリカンの結合を標的としており、それがなければ擬似ペプチドグリカンに対して効果がありません。

ペニシリンは、多くの細菌感染症に効果のある抗生物質のグループです。ペニシリンは、ペプチドグリカンのアミノ糖の架橋を触媒するトランスペプチダーゼを標的にして阻害することで細菌を攻撃します。 ^[9]しかし、擬似ペプチドグリカンには異なるアミノ糖が含まれているため、異なる触媒酵素が使用されます。アミノ酸が異なるため、ペニシリンのように細胞壁を標的とする抗生物質は擬似ペプチドグリカンには効果がありません。^[6]

PPGはメタノバクテリア目とメタノピラレス目の古細菌に存在します。^[1]これらの目に属する属には以下のものがあります。

• メタノバクテリア
• メタノブレビバクター
• メタンサーモバクター
• メタノテルムス
• メタノスフェラ
• メタノピルス

• 細胞壁
• メタノコンドロイチン
• ペプチドグリカン

• ポールシュレーダー、メヒティルド。ファイファー、フリードヘルム。シュルツ、ステファン。ハリム、モフド・ファリド・アブドゥル（2018年9月1日）。 「古細菌細胞表面の生合成」。FEMS 微生物学のレビュー。42 (5): 694–717。土井：10.1093/femsre/fuy027。PMC  6098224。PMID  29912330。