肽聚糖型细胞壁合成中的调节作用.doc

肽聚糖型细胞壁合成中的调节作用 摘要摘要 肽聚糖对于细菌的细胞壁是非常重要的 本文对细菌中细胞壁的合成过程进行了阐 述 分析了肽聚糖合成细胞壁过程中具有调节作用的酶和化学物质 并对细菌抗药性做了 简单分析 对指导细菌的杀灭与疾病的防止有一定的意义 关键词关键词 细胞壁 肽聚糖 合成 调节 抗药性 简介 肽聚糖是存在于革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁中的一种复合糖类是构成细 胞壁的主要成分之一 5 主链是 1 4 糖苷键连接的 N 乙酰氨基葡糖和 N 乙酰 胞壁酸交替的杂多糖 在 N 乙酰胞壁酸上接有肽链 不同糖链上的肽链交联后 形成稳定的水不溶产物 在肽聚糖合成中 烯醇式丙酮酸转移酶 EPI 是调节肽 聚糖合成初始阶段的关键酶 6 抑制这个酶可以有效抑制细胞壁的合成 此外 青霉素等抗生素也存在其他的机制来抑制细胞壁的合成 溶菌酶可以特异性的 识别并水解肽聚糖 1 肽聚糖的化学组成 肽聚糖是由若干肽聚糖单体所组成的网目状大分子 而肽聚糖单体又是由 N 乙酰葡萄糖胺 G N 一乙酰胞壁酸 M 和四肽链组成 4 5 G 和 M 交替排列 通过 1 4 糖苷键联接成聚糖链骨架 四肽链则是通过一个酰胺键与 M 相连 四肽链与 M 之间的连接不是一个真正的肽键 而是一个酰胺键 连接的双方 一是氨基糖 一是氨基酸 肽聚糖具有多样性 但结构大体类似 区别在于单体的氨基酸序列以及交 联方式有一定的差异 其合成所需的酶的种类基本上是差不多的 2 肽聚糖的合成 肽聚糖在细胞周期中合成 受周期性相关蛋白及酶的调控 其生物合成可 分五个阶段 4 5 1 UDP GlcNAc 的合成 葡萄糖经过 6 磷酸葡萄糖转化为 6 磷酸果糖 并由 L 谷氨酰胺提供氨基 形成 6 磷酸葡萄糖胺 最后在 UTP 存在时 经焦磷酸化酶催化 生成 UDP GlcNAc 2 UDP NAMA N 乙酰胞壁酸 的合成 UDP GlcNAc 和磷酸烯醇丙酮醢在转移酶催化下 合成 UDP NAG 丙酮酸醚 再经还原生成 UDP NAMA 3 UDP NAMA 五肽的合成 5 个氨基酸通过肽键依次连接 形成五肽尾 4 组装和运载 单体的合成部位是细胞质 但是是在细胞膜上完成的组装 因此需要一个 运输机制 承担这个功能的是溶菌酶 而辅助组装的是抗原载体脂 4 5 肽聚糖链的交联 各个肽聚糖以交联的方式连接成网络结构 如图 1 是细胞中合成肽聚糖的过程 图 1 肽聚糖細胞膜内合成图 3 合成中的关键调节酶及负调节作用 在肽聚糖合成中有几个关键的酶促反应 一旦酶的活性受到抑制 那么细 胞壁合成就会终止 当然 酶的激活同样会使细胞壁进入合成状态 这种情况 一般发生在分裂期或是细胞壁损伤修复中 聚合过程中存在 3 种关键的酶类 即糖基转移酶 肽基转移酶和 D 丙氨酰 D 丙氨酸羧肽酶 D D 羧肽酶 糖基转移酶可延长双糖肽的多糖链 肽基转 移酶可使双糖肽相互交联聚合成网状的肽聚糖 D 丙氨酰 D 丙氨酸羧肽酶的可 在转肽作用过程中由羧肽酶催化将 D 丙氨酰 D 丙氨酸间的肽链断裂 释放出一 个 D 丙氨酰残基 1 这些酶大多数属于青霉素结合蛋白 PBP 的参与 对其活 性的抑制是许多抗生素发挥作用的关键 内酰胺类抗生素 青霉素等 能专 一性地与细菌细胞内膜上的 PBPs 结合 干扰 PBPs 的正常酶功能 如干扰细胞壁 肽聚糖合成 使细胞壁合成阻断 除了抑制酶的活性 还可以通过其他方式抑制细胞壁的合成 如 D 环丝氨 酸和邻氨甲酰 D 丝氨酸 4 这两种氨基酸与合成肽尾的氨基酸结构相似 可以 进行合成 但不能进行进一步的反应 是合成中断 细胞可以通过向合成部位 运送这两种氨基酸来进行肽聚糖的中断合成 磷酶素抑制 UDP GlcNAc 丙酮酸转移酶 阻断合成原料的组装 同样可以 对肽聚糖合成起到抑制作用 而溶菌酶特异性识别肽聚糖中的化学键 既可以 在细胞内合成转运中起到作用 又可以在细胞外对细胞壁进行特异性的水解作 用 4 细菌的抗药性 耐破壁类抗生素 内酰胺类临床用量很大 远高于体外试验浓度 2 造成很多菌群对其药 性具有很大的抗性 现在已知的针对破坏细胞壁的抗生素等物质的耐药性有以 下几类 1 酶的灭活作用 即通过修饰 水解乙酰化 磷酸化等破坏抗生素的活 性 3 PBPs 介导的细菌对 内酰胺类抗生素的耐药性可能与 PBPs 的 改变有关 如 PBPs 含量必需发生变化或缺失 与抗生素的亲和力降低 细菌产生缓慢结合的 PBPs 诱导性 PBPs 的出现 即不依赖 内酰胺 酶的存在而对 内酰胺类抗生素耐药等 1 2 细菌细胞膜通透性改变 阻碍抗生素进入细胞内膜靶位 3 细菌产酶 蛋白 保护抗生素作用靶位或改变靶位点 针对细菌抗药性种类与数量越来越多的状况 研究者们给出了一些建议 3 第一 合理使用抗生素 第二 制止已出现的耐药基因播散 第三 开发新药 第四 发展特异性 内酰胺酶抑制剂 第五 抗生素干预策略 第六 细菌耐药性全面检测 第七 使用生物类杀菌药物 参考文献 1 朱竞赫 郭文洁 刘耀川等 革兰阳性菌青霉素结合蛋白研究进展 J 动物 医学进展 2010 31 1 77 80 2 孟庆明 曹风梅 试论 内酰胺类与大环内酯类抗生素联合应用的合理性 J 中华结核和呼吸杂志 2003 11 26 11 721 723 3 孙洁 凌斌 李冰沁 细菌耐药机制的研究进展 J 中原医刊 2007 1 34 2 54 57 4 胡斌 宋彦凤 孙颖 细菌肽聚糖的研究 J 松辽学刊 1994 1 98 100 5 陈国胜 谷欣 张想竹 细菌肽聚糖及其应用 J 安阳工学院学报 2007 6 36 38 6 JIANG LIHUA TAN NINGHUA ZEN