Ácido teicoico
Estructura de una unidad repetida de ácido teicoico de Micrococcaceae
Estructura del polímero del ácido lipoteicoico

Los ácidos teicoicos ( cf. griego τεῖχος, teīkhos , "muro", para ser más específicos, un muro de fortificación, en oposición a τοῖχος, toīkhos , un muro regular) [1] son ​​copolímeros bacterianos [2] de fosfato de glicerol o fosfato de ribitol y carbohidratos unidos a través de enlaces fosfodiéster .

Los ácidos teicoicos se encuentran dentro de la pared celular de la mayoría de las bacterias grampositivas, como las especies de los géneros Staphylococcus , Streptococcus , Bacillus , Clostridium , Corynebacterium y Listeria , y parecen extenderse hasta la superficie de la capa de peptidoglicano . Pueden estar unidos covalentemente al ácido N -acetilmurámico o a una D - alanina terminal en el entrecruzamiento tetrapeptídico entre las unidades de ácido N -acetilmurámico de la capa de peptidoglicano, o pueden estar anclados en la membrana citoplasmática con un ancla lipídica . La señal química del ácido teicoico es CH17P4O29NOH.

Los ácidos teicoicos que están anclados a la membrana lipídica se denominan ácidos lipoteicoicos (LTA), mientras que los ácidos teicoicos que están unidos covalentemente al peptidoglicano se denominan ácidos teicoicos de pared (WTA). [3]

Estructura

La estructura más común de los ácidos teicoicos de Wall es un disacárido ManNAc(β1→4)GlcNAc con uno a tres fosfatos de glicerol unidos al hidroxilo C4 del residuo de ManNAc seguido de una cadena larga de repeticiones de fosfato de glicerol o ribitol. [3] Las variaciones se presentan en la cola de cadena larga, que generalmente incluye subunidades de azúcar unidas a los lados o al cuerpo de las repeticiones. A partir de 2013, se han nombrado cuatro tipos de repeticiones de WTA. [4]

Los ácidos lipoteicoicos siguen un patrón similar, ya que la mayor parte de la variación se concentra en las repeticiones, aunque el conjunto de enzimas utilizadas es diferente, al menos en el caso de los LTA de tipo I. Las repeticiones se anclan a la membrana a través de un anclaje de (di)glucosil-diacilglicerol (Glc (2) DAG). Los LTA de tipo IV de Streptococcus pneumoniae representan un caso especial en el que ambos tipos se entrecruzan: después de que la cola se sintetiza con una "cabeza" intermedia de fosfato de undecaprenilo (C 55 -P), diferentes enzimas de la familia TagU/LCP (LytR-CpsA-Psr) la unen a la pared para formar un WTA o al anclaje GlcDAG. [5]

Función

La función principal de los ácidos teicoicos es proporcionar flexibilidad a la pared celular atrayendo cationes como el calcio y el potasio. Los ácidos teicoicos pueden sustituirse por residuos de ésteres de D -alanina, [6] o D - glucosamina , [7] lo que confiere a la molécula propiedades zwitteriónicas . [8] Se sospecha que estos ácidos teicoicos zwitteriónicos son ligandos de los receptores tipo Toll 2 y 4. Los ácidos teicoicos también ayudan a regular el crecimiento celular al limitar la capacidad de las autolisinas de romper el enlace β(1-4) entre la N -acetilglucosamina y el ácido N -acetilmurámico.

Los ácidos lipoteicoicos también pueden actuar como moléculas receptoras para algunos bacteriófagos Gram positivos; sin embargo, esto aún no ha sido confirmado de manera concluyente. [9] Es un polímero ácido y aporta carga negativa a la pared celular.

Biosíntesis

WTA y LTA tipo IV

Las enzimas implicadas en la biosíntesis de las WTA se han denominado: TarO, TarA, TarB, TarF, TarK y TarL. Sus funciones son: [3]

  • TarO ( O34753 , EC 2.7.8.33 ) inicia el proceso conectando GlcNAc a un bifosfo-undecaprenilo (bactoprenilo) en la membrana interna.
  • TarA ( P27620 , EC 2.4.1.187 ) conecta una ManNAc con la UDP-GlcNac formada por TarO a través de un enlace β-(1,4).
  • TarB ( P27621 , EC 2.7.8.44) conecta un solo glicerol-3-fosfato al hidroxilo C4 de ManNAc.
  • TarF ( P13485 , EC 2.7.8.12 ) conecta más unidades de glicerol-3-fosfato a la cola de glicerol. En las bacterias productoras de Tag, este es el paso final (una cola de glicerol larga). De lo contrario, solo agrega una unidad.
  • TarK ( Q8RKJ1 , EC 2.7.8.46) conecta la unidad inicial de ribitol-5-fosfato. Es necesaria en Bacillus subtilis W23 para la producción de Tar, pero S. aureus tiene ambas funciones en la misma enzima TarL/K.
  • TarL ( Q8RKJ2 , EC 2.7.8.47) construye la cola larga de ribitol-5-fosfato.

Tras la síntesis, los transportadores de casete de unión a ATP ( ATPasa transportadora de ácido teicoico ) TarGH ( P42953 , P42954 ) dan la vuelta al complejo citoplasmático hacia la superficie externa de la membrana interna. Las enzimas redundantes TagTUV unen este producto a la pared celular. [4] Las enzimas TarI ( Q8RKI9 ) y TarJ ( Q8RKJ0 ) son responsables de producir los sustratos que conducen a la cola del polímero. Muchas de estas proteínas se encuentran en un grupo de genes conservados. [3]

Estudios posteriores (2013) han identificado algunas enzimas más que unen azúcares únicos a las unidades repetidas de WTA. Se encontró un conjunto de enzimas y transportadores llamados DltABCE que agregan alaninas tanto a los ácidos de pared como a los lipoteicoicos. [4]

Obsérvese que el conjunto de genes se denomina "Tag" (glicerol del ácido teicoico) en lugar de "Tar" (ribitol del ácido teicoico) en B. subtilis 168, que carece de las enzimas TarK/TarL. TarB/F/L/K tienen algunas similitudes entre sí y pertenecen a la misma familia ( InterPro :  IPR007554 ). [3] Debido al papel de B. subtilis como cepa modelo principal, algunas entradas UniProt vinculadas son de hecho el ortólogo "Tag", ya que están mejor anotadas. La "búsqueda de similitud" se puede utilizar para acceder a los genes en B. substilis W23 (BACPZ) productora de Tar.

Como unantibióticoobjetivo del fármaco

Esto se propuso en 2004. [3] Una revisión posterior en 2013 proporcionó partes más específicas de las vías para inhibir dado el conocimiento más reciente. [4]

Véase también

Referencias

  1. ^ τεῖχος. Liddell, Henry George ; Scott, Robert ; Un léxico griego-inglés en el Proyecto Perseo
  2. ^ Ácidos teicoicos en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
  3. ^ abcdef Swoboda JG, Campbell J, Meredith TC, Walker S (enero de 2010). "Función, biosíntesis e inhibición del ácido teicoico de la pared". ChemBioChem . 11 (1): 35–45. doi :10.1002/cbic.200900557. PMC  2798926 . PMID  19899094.
  4. ^ abcd Brown S, Santa Maria JP, Walker S (8 de septiembre de 2013). "Ácidos teicoicos de pared de bacterias grampositivas". Revisión anual de microbiología . 67 (1): 313–36. doi :10.1146/annurev-micro-092412-155620. PMC 3883102 . PMID  24024634. 
  5. ^ Percy MG, Gründling A (8 de septiembre de 2014). "Síntesis y función del ácido lipoteicoico en bacterias grampositivas". Revisión anual de microbiología . 68 (1): 81–100. doi : 10.1146/annurev-micro-091213-112949 . PMID  24819367. S2CID  8732547.
  6. ^ Knox KW, Wicken AJ (junio de 1973). "Propiedades inmunológicas de los ácidos teicoicos". Bacteriological Reviews . 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. (octubre de 2011). "Ácido lipoteicoico en Streptomyces hygroscopicus: modelo estructural y actividades inmunomoduladoras". 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 (octubre de 2009). "Conformación del zwitterión de fosfato D-alanina en ácido teicoico bacteriano a partir de espectroscopia de resonancia magnética nuclear". Bioquímica . 48 (39): 9242–9. doi :10.1021/bi900503k. PMC 4196936 . PMID  19746945. 
  9. ^ Räisänen L, Draing C, Pfitzenmaier M, Schubert K, Jaakonsaari T, von Aulock S, Hartung T, Alatossava T (junio de 2007). "La interacción molecular entre los ácidos lipoteicoicos y los fagos de Lactobacillus delbrueckii depende de la sustitución de D-alanilo y alfa-glucosa en las cadenas principales de poli(glicerofosfato)". Journal of Bacteriology . 189 (11): 4135–40. doi :10.1128/JB.00078-07. PMC 1913418 . PMID  17416656. 
  • Mapeos bioinformáticos (ver también las entradas de la CE):
    • UniProt: WTA KW-0777, vía: 547.789 (biosíntesis de ácido teicoico de poli(glucopiranosil N-acetilgalactosamina 1-fosfato)), vía: 547.827 (biosíntesis de ácido teicoico de poli(fosfato de glicerol)), vía: 547.790 (biosíntesis de ácido teicoico de poli(fosfato de ribitol))
    • UniProt: vía LTA: 547.556 (biosíntesis del ácido lipoteicoico)
    • Ontología genética : GO:0019350
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