Die Teichonsäuren sind polyanionische Glucopolímeros, die Teil der Zellwand von gramnegativen Bakterien sind. Die Monomerbestandteile dieser Säuren sind die Polyalchole Glycerin und Ribit, die über Phosphodiesterbindungen verbunden sind.
Sie wurden aufgrund ihrer Zusammensetzung und Lage in der Bakterienzelle in Teichonsäuren und Lipolyteichonsäuren eingeteilt. Ersteres interagiert mit dem in der Zellwand vorhandenen Peptidoglycan, während letzteres dank seiner Assoziation mit Lipiden an der Lipiddoppelschicht verankert.
Chemische Struktur von Teichonsäure. Von Cvf-ps aus Wikimedia Commons.
Diesen Polymeren wurden viele Funktionen zugeschrieben, darunter die, der Wand Steifheit zu verleihen und eine hohe Dichte an negativer Ladung bereitzustellen. Letzteres kann dazu beitragen, viele physiologische Prozesse wie die verstärkte Mobilisierung zweiwertiger Ionen wie Magnesium zu beschleunigen.
Struktur
Teichonsäuren sind Polymere eines Polyols, bei denen es sich durchaus um Glycerin oder Rubit handeln kann.
Diese Arten von Polymeren werden wegen ihres Reichtums an negativ geladenen Gruppen als polyanionische Glycopolymere bezeichnet. In ihnen sind die Monomere des Polyols über Phosphodiesterbindungen verbunden und mit Alaninestern und Glycosylgruppen assoziiert.
Verteilung
Zellwand von grampositiven Bakterien. Von Franciscosp2 aus Wikimedia Commons.
Diese Säuren wurden als wichtige Bestandteile der Zellwand von grampositiven Bakterien beschrieben, die durch eine dicke Schicht Peptidoglycan gekennzeichnet sind.
Peptidoglycan ist ein Polymer aus N-Acetylmuraminsäure- und N-Acetylglucosaminmolekülen. Teichonsäuren sind kovalent an jeden N-Acetylmuraminsäurerest gebunden, wodurch die Wand eine hohe negative Ladungsdichte erhält.
Zusätzlich wurde gefunden, dass bestimmte Teichonsäuren an einige Lipide binden können, die in den Plasmamembranen von Bakterien vorhanden sind. Das Produkt dieser Vereinigung wurde Lipoteichonsäure genannt.
An dieser Stelle ist es wichtig zu erwähnen, dass sich die verschiedenen Gattungen und vorhandenen Arten von großen positiven Bakterien in der Art der Teichoesäuren unterscheiden, die mit ihren Wänden und Membranen assoziiert sind.
Letztere wurden daher als nützliche Marker für die serologische Klassifizierung und Identifizierung von Gattungen und Arten von grampositiven Bakterien verwendet.
Geschichte
Untersuchungen zur Funktion der Polyalkohole Cytidindiphosphat-Glycerin und Cytidindiphosphatoribit (Bestandteile von Teichoesäuren) ermöglichten 1958 den Nachweis dieser Säuren in der Membran von grampositiven Bakterien.
Tatsächlich konnte durch die Isolierung dieser Polyalkohole gezeigt werden, dass sowohl Ribitolphosphat als auch Glycerinphosphat Polymere bilden. Diese wurden vom griechischen "Teichos", was Wand bedeutet, Teichoesäuren genannt.
Diese allgemeine Bezeichnung von Teichonsäuren wurde modifiziert, da strukturelle Variationen in diesen Polymeren und unterschiedliche subzelluläre Stellen entdeckt wurden.
In erster Linie wurden die Begriffe Polyribitholphosphat-Teichonsäuren und Polyglycerolphosphat-Teichonsäuren verwendet, um die Art des Alkohols zu bezeichnen, aus dem das Polymer bestand.
Da jedoch festgestellt wurde, dass Polyglycerolphosphatpolymere mit Membranen von Bakterien ohne Zellwände assoziiert sind, wurden sie Membranteichoesäuren genannt.
Einige Jahre später, als amphiphile Komplexe von Teichoesäuren nachgewiesen wurden, die kovalent an Membranglykolipide gebunden waren, entstand der Name Lipoteichonsäuren.
Derzeit gibt es zwei endgültige Namen: Teichonsäuren und Lipoteichonsäuren. Der erste bezieht sich auf diejenigen, die mit dem in Bakterienwänden vorhandenen Peptidoglycan interagieren, und der zweite bezieht sich auf diejenigen, die durch hydrophobe Wechselwirkungen an der Plasmamembran verankern.
Eigenschaften
Teichoesäuren, die als wichtige Bestandteile der Zellwand von grampositiven Bakterien beschrieben wurden, erfüllen auf dieser Ebene zahlreiche Funktionen.
Sie verleihen der Wand nicht nur eine größere strukturelle Unterstützung, sondern verleihen ihr auch eine hohe negative Ladungsdichte. Diese letzte Funktion gibt diesen Bakterien die Fähigkeit:
- Erhöhen Sie die Fähigkeit, an Substraten zu haften. Dies ist auf die Herstellung elektrostatischer Wechselwirkungen zwischen den negativ geladenen Gruppen von Polyalcolen und den positiv geladenen Resten in extrazellulären Molekülen zurückzuführen.
- Erleichterung und Kontrolle der Mobilisierung zweiwertiger Kationen wie Magnesium, die aufgrund ihrer positiven Ladung stärker von der Wand angezogen werden.
Eine weitere Funktion, die Teichoesäuren zugeschrieben wird, besteht darin, Toleranz gegenüber Hitzestress und osmotischem Stress bereitzustellen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass festgestellt wurde, dass Bakterien, denen Teichonsäuren fehlen, hohen Temperaturen nicht standhalten oder in sehr salzhaltigen Umgebungen wachsen können.
Darüber hinaus scheinen Teichoesäuren allein oder in Kombination mit Peptidoglycan als Aktivatoren der Immunantwort zu wirken. Das heißt, sie wirken als Immunogene.
Wandteiconsäuren in
Staphylococcus aureus ist ein weltweit verbreitetes grampositives Bakterium, das für die Entstehung einer Vielzahl von Haut-, Atemwegserkrankungen und Blutkrankheiten verantwortlich ist.
Die mit der Wand dieses Bakteriums verbundenen Teichonsäuren verleihen ihm Eigenschaften, die es ihm ermöglichen, seine Pathogenität zu erhöhen.
Einige dieser Eigenschaften sind:
- Die hohe Adhäsionskapazität an Epithel- und Schleimzellen des von ihnen infizierten Organismus ermöglicht eine schnelle und effektive Invasion.
- Resistenz gegen die Wirkung von β-Lactam-Antibiotika wie Penicillin.
- Steigerung des Erwerbs von Resistenzgenen durch horizontalen Transfer.
Andererseits ist es wichtig zu beachten, dass sie auf die gleiche Weise, wie sie die Pathogenität erhöhen, hoch immunogen sind. Das heißt, sie sind in der Lage, die Immunantwort des Wirts, den sie infizieren, schnell zu aktivieren.
In diesem Sinne:
- Sie stimulieren die schnelle Produktion von Antikörpern.
- Sie aktivieren das Komplement und begünstigen die schnelle Migration der Zellen des Immunsystems zur Infektionsquelle.
Schließlich ist zu erwähnen, dass die Glykosylierung dieser Teichoesäuren auch einen bestimmenden Faktor für die Wechselwirkungen zwischen Pathogen und Wirt darstellt.
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