テイコ酸

テイコ酸（ギリシャ語ではτεῖχος, teīkhos 、「壁」、具体的には要塞の壁を意味し、τοῖχος, toīkhos、通常の壁とは対照的） ^[1]は、リン酸ジエステル結合を介してグリセロールリン酸またはリビトールリン酸と炭水化物の細菌性共重合体^[2]です。

テイコ酸は、ブドウ球菌属、連鎖球菌属、バチルス属、クロストリジウム属、コリネバクテリウム属、リステリア属などのグラム陽性細菌のほとんどの細胞壁内に存在し、ペプチドグリカン層の表面まで広がっているようです。これらは、ペプチドグリカン層のN -アセチルムラミン酸単位間のテトラペプチド架橋において、 N -アセチルムラミン酸または末端D -アラニンと共有結合するか、脂質アンカーで細胞質膜に固定されます。テイコ酸の化学シグナルは CH17P4O29NOH です。

脂質膜に固定されたテイコ酸はリポテイコ酸（LTA）と呼ばれ、ペプチドグリカンに共有結合したテイコ酸は壁テイコ酸（WTA）と呼ばれます。 ^[3]

構造

ウォールテイコ酸の最も一般的な構造は、ManNAc(β1→4)GlcNAc二糖で、ManNAc残基のC4ヒドロキシルに1～3個のグリセロールリン酸が結合し、その後にグリセロールリン酸またはリビトールリン酸の繰り返しの長い鎖が続く構造です。^[3]長鎖末端にはさまざまなバリエーションがあり、通常は繰り返しの側面または本体に糖サブユニットが結合しています。2013年現在、4種類のWTA繰り返しが命名されています。^[4]

リポテイコ酸は、使用される酵素のセットは異なるものの、少なくともタイプ I LTA の場合、繰り返しに最も多くのバリエーションを配置するという同様のパターンに従います。繰り返しは、(ジ)グルコシルジアシルグリセロール (Glc ₍₂₎ DAG) アンカーを介して膜に固定されます。肺炎球菌由来のタイプ IV LTA は、両方のタイプが交差する特殊なケースです。ウンデカプレニルリン酸 (C ₅₅ -P) 中間体「ヘッド」を使用して尾部が合成された後、異なるTagU/LCP (LytR-CpsA-Psr) ファミリー酵素がそれを壁に結合して WTA を形成するか、GlcDAG アンカーに結合します。^[5]

関数

テイコ酸の主な機能は、カルシウムやカリウムなどの陽イオンを引き寄せて細胞壁に柔軟性を与えることです。テイコ酸は、D-アラニンエステル残基^[6]またはD-グルコサミン^[7]で置換することができ、分子に両性イオン特性を与えます。^[8]これらの両性イオンテイコ酸は、Toll様受容体2および4のリガンドであると考えられています。テイコ酸はまた、オートリシンがN-アセチルグルコサミンとN-アセチルムラミン酸の間のβ(1-4)結合を切断する能力を制限することで、細胞増殖の調節を助けます。

リポテイコ酸はグラム陽性バクテリオファージの受容体分子としても作用する可能性があるが、これはまだ決定的に裏付けられていない。^[9] これは酸性ポリマーであり、細胞壁に負電荷を付与する。

生合成

WTA とタイプ IV LTA

WTAの生合成に関与する酵素は、TarO、TarA、TarB、TarF、TarK、TarLと名付けられています。それらの役割は次のとおりです。^[3]

TarO ( O34753、EC 2.7.8.33 ) は、GlcNAc を内膜の二リン酸ウンデカプレニル (バクトプレニル) に結合させることでプロセスを開始します。
TarA ( P27620、EC 2.4.1.187 ) は、β-(1,4) 結合を介して、TarO によって形成される UDP-GlcNac に ManNAc を接続します。
TarB（P27621、EC 2.7.8.44）は、単一のグリセロール-3-リン酸をManNAcのC4ヒドロキシルに結合します。
TarF ( P13485、EC 2.7.8.12 ) は、グリセロールテールにさらにグリセロール 3 リン酸ユニットを結合します。Tag 生成細菌では、これが最終ステップ (長いグリセロールテール) です。それ以外の場合は、1 つのユニットのみが追加されます。
TarK ( Q8RKJ1、EC 2.7.8.46 ) は、最初のリビトール-5-リン酸ユニットを接続します。これは、Bacillus subtilis W23 での Tar 生成に必要ですが、S. aureusでは、同じ TarL/K 酵素で両方の機能を備えています。
TarL ( Q8RKJ2、EC 2.7.8.47) は長いリビトール-5-リン酸テールを構築します。

合成後、ATP結合カセットトランスポーター（テイコ酸輸送ATPase）TarGH（P42953、P42954）は細胞質複合体を内膜の外表面に反転させます。冗長なTagTUV酵素は、この生成物を細胞壁に結合させます。^[4]酵素TarI（Q8RKI9）とTarJ（Q8RKJ0）は、ポリマーテールにつながる基質を生成する役割を果たします。これらのタンパク質の多くは、保存された遺伝子クラスター内に位置しています。^[3]

その後（2013年）の研究では、WTA繰り返し単位に独自の糖を付加する酵素がさらにいくつか特定されました。細胞壁とリポテイコ酸の両方にアラニンを付加するDltABCEと呼ばれる酵素とトランスポーターのセットが発見されました。^[4]

遺伝子セットは、 TarK/TarL酵素を欠くB. subtilis 168では「Tar」（テイコ酸リビトール）ではなく「Tag」（テイコ酸グリセロール）と名付けられていることに注意してください。TarB/F/L/Kはすべて互いに類似点があり、同じファミリー（InterPro： IPR007554）に属しています。^[3]B. subtilisが主要なモデル株としての役割を担っているため、リンクされたUniProtエントリの一部は実際には「Tag」オルソログであり、より適切に注釈が付けられています。「類似性検索」を使用して、Tar産生B. subtilis W23（BACPZ）の遺伝子にアクセスできます。

として抗生物質薬物ターゲット

これは2004年に提案されました。^[3] 2013年のさらなるレビューでは、新たな知識に基づいて阻害する経路のより具体的な部分が示されました。^[4]

参照

リポテイコ酸–グラム陽性細菌の細胞壁の主成分
サー・ジェームズ・バディリー

参考文献

^ τεῖχος.リデル、ヘンリー・ジョージ;スコット、ロバート;ペルセウスプロジェクトのギリシャ語-英語辞典
^米国国立医学図書館 医学件名標目表(MeSH)のテイコ酸
^ abcdef Swoboda JG、 Campbell J 、 Meredith TC、Walker S (2010年1月)。「壁テイコ酸の機能、生合成、阻害」。ChemBioChem。11 ( 1 ): 35–45。doi : 10.1002 /cbic.200900557。PMC 2798926。PMID 19899094。
^ abcd Brown S、Santa Maria JP、 Walker S (2013年9月8日)。「グラム陽性細菌の壁テイコ酸」。Annual Review of Microbiology。67 (1): 313–36。doi :10.1146/annurev- micro - 092412-155620。PMC 3883102。PMID 24024634。
^ Percy MG、Gründling A (2014年9月 8日)。「グラム陽性細菌におけるリポテイコ酸の合成と機能」。Annual Review of Microbiology。68 ( 1 ): 81–100。doi : 10.1146 / annurev -micro-091213-112949。PMID 24819367。S2CID 8732547 。
^ Knox KW、Wicken AJ ( 1973年6 月) 。「テイコ酸の免疫学的特性」。細菌学レビュー。37 (2): 215–57。doi : 10.1128 /br.37.2.215-257.1973。PMC 413812。PMID 4578758 。
^ Cot M, Ray A, Gilleron M, Vercellone A, Larrouy-Maumus G, Armau E, et al. (2011年10月). 「Streptomyces hygroscopicusのリポテイコ酸：構造モデルと免疫調節活性」. PLOS ONE . 6 (10): e26316. Bibcode :2011PLoSO...626316C. doi : 10.1371/journal.pone.0026316 . PMC 3196553. PMID 22028855 .
^ Garimella R、Halye JL、Harrison W、Klebba PE、Rice CV (2009 年 10 月)。「核磁気共鳴分光法による細菌テイコ酸中のリン酸 D-アラニン双性イオンの立体配座」。生化学。48 ( 39 ) : 9242–9。doi :10.1021/bi900503k。PMC 4196936。PMID 19746945。
^ Räisänen L、Draing C、Pfitzenmaier M、Schubert K、Jaakonsaari T、von Aulock S、Hartung T、Alatossava T (2007 年 6 月)。「リポテイコ酸と Lactobacillus delbrueckii ファージ間の分子相互作用は、ポリ (グリセロリン酸) 骨格の D-アラニルおよびアルファグルコース置換に依存する」。Journal of Bacteriology。189 ( 11 ) : 4135–40。doi : 10.1128 /JB.00078-07。PMC 1913418。PMID 17416656。

外部リンク

バイオインフォマティクスマッピング（EC エントリも参照）:
- UniProt: WTA KW-0777、経路:547.789 (ポリ(グルコピラノシル N-アセチルガラクトサミン 1-リン酸) タイコ酸生合成)、経路:547.827 (ポリ(グリセロールリン酸) タイコ酸生合成)、経路:547.790 (ポリ(リビトールリン酸) タイコ酸生合成)
- UniProt: LTA 経路:547.556 (リポテイコ酸生合成)
- 遺伝子オントロジー: GO:0019350

[1] τεῖχος.リデル、ヘンリー・ジョージ;スコット、ロバート;ペルセウスプロジェクトのギリシャ語-英語辞典

[2] ^米国国立医学図書館 医学件名標目表(MeSH)のテイコ酸

[Swoboda2010-3] Swoboda JG、 Campbell J 、 Meredith TC、Walker S (2010年1月)。「壁テイコ酸の機能、生合成、阻害」。ChemBioChem。11 ( 1 ): 35–45。doi : 10.1002 /cbic.200900557。PMC 2798926。PMID 19899094。

[pmid24024634-4] Brown S、Santa Maria JP、 Walker S (2013年9月8日)。「グラム陽性細菌の壁テイコ酸」。Annual Review of Microbiology。67 (1): 313–36。doi :10.1146/annurev- micro - 092412-155620。PMC 3883102。PMID 24024634。

[pmid24819367-5] ^ Percy MG、Gründling A (2014年9月 8日)。「グラム陽性細菌におけるリポテイコ酸の合成と機能」。Annual Review of Microbiology。68 ( 1 ): 81–100。doi : 10.1146 / annurev -micro-091213-112949。PMID 24819367。S2CID 8732547 。

[6] ^ Knox KW、Wicken AJ ( 1973年6 月) 。「テイコ酸の免疫学的特性」。細菌学レビュー。37 (2): 215–57。doi : 10.1128 /br.37.2.215-257.1973。PMC 413812。PMID 4578758 。

[7] Cot M, Ray A, Gilleron M, Vercellone A, Larrouy-Maumus G, Armau E, et al. (2011年10月). 「Streptomyces hygroscopicusのリポテイコ酸：構造モデルと免疫調節活性」. PLOS ONE . 6 (10): e26316. Bibcode :2011PLoSO...626316C. doi : 10.1371/journal.pone.0026316 . PMC 3196553. PMID 22028855 .

[8] Garimella R、Halye JL、Harrison W、Klebba PE、Rice CV (2009 年 10 月)。「核磁気共鳴分光法による細菌テイコ酸中のリン酸 D-アラニン双性イオンの立体配座」。生化学。48 ( 39 ) : 9242–9。doi :10.1021/bi900503k。PMC 4196936。PMID 19746945。

[pmid17416656-9] Räisänen L、Draing C、Pfitzenmaier M、Schubert K、Jaakonsaari T、von Aulock S、Hartung T、Alatossava T (2007 年 6 月)。「リポテイコ酸と Lactobacillus delbrueckii ファージ間の分子相互作用は、ポリ (グリセロリン酸) 骨格の D-アラニルおよびアルファグルコース置換に依存する」。Journal of Bacteriology。189 ( 11 ) : 4135–40。doi : 10.1128 /JB.00078-07。PMC 1913418。PMID 17416656。