Peptidoglicano: Funções, Estrutura e Síntese

O peptidoglicano é o principal componente da parede celular de procariotas. É um polímero grande e é composto por unidades de N-acetilglucosamina e ácido N-acetilmurâmico. A composição do peptidoglicano é bastante semelhante em todos os grupos procarióticos.

O que varia é a identidade e a frequência dos aminoácidos que estão ancorados a ele, formando uma cadeia de tetrapeptídeos. A maquinaria que participa da síntese do peptidoglicano é um dos alvos mais comuns para a maioria dos antibióticos.

Peptidoglicano: Funções, Estrutura e Síntese 1

Funções

O peptidoglicano é o constituinte fundamental da parede celular bacteriana. Seu principal papel é manter a forma da célula e manter a estabilidade osmótica típica de quase todas as bactérias.

Dependendo da estrutura da referida parede, os procariotas podem ser classificados como Gram positivo e Gram negativo.

O primeiro grupo possui concentrações abundantes de peptidoglicano na composição de sua parede celular e, portanto, é capaz de reter a coloração de Gram. As características mais relevantes do peptidoglicano em ambos os grupos são descritas abaixo:

Bactérias Gram-positivas

A parede das bactérias Gram-positivas é caracterizada por ser espessa e homogênea, composta principalmente por peptidoglicano e grandes quantidades de ácidos táticos, polímeros de glicerol ou ribitol acoplados a grupos fosfato. Nestes grupos de ribitol ou glicerol estão ligados resíduos de aminoácidos, como d-alanina.

Os ácidos teicoicos podem ser encontrados ligados ao próprio peptidoglicano (por meio de uma ligação covalente com o ácido N-acetilmurâmico) ou à membrana plasmática . No último caso, eles não são mais chamados de ácidos teicoicos, mas se tornam ácidos lipoteicos.

Como os ácidos teicoicos têm carga negativa, a carga geral na parede das bactérias Gram-positivas é negativa.

Bactérias Gram-negativas

As bactérias negativas grandes exibem uma parede estruturalmente mais complexa do que as Gram-positivas. Eles consistem em uma fina camada de peptidoglicano, seguida por uma membrana externa de natureza lipídica (além da membrana plasmática da célula).

Eles não possuem ácidos teicoicos e a proteína de membrana mais abundante é a lipoproteína Braun: uma pequena proteína ligada covalentemente ao peptidoglicano e incorporada na membrana externa por uma porção hidrofóbica.

Na membrana externa existem lipopolissacarídeos. Estas são moléculas grandes e complexas formadas a partir de lipídios e carboidratos , e consistem em três partes: o lipídeo A, um centro de polissacarídeos e um antígeno O.

Estrutura

O peptidoglicano é um polímero altamente reticulado e interconectado, além de ser elástico e poroso. É de tamanho considerável e é composto por subunidades idênticas. O polímero possui dois derivados de açúcar: N-acetilglucosamina e ácido N-acetilmurâmico.

Além disso, eles contêm vários tipos de aminoácidos, entre os quais ácido d-glutâmico, d-alanina e meso-diaminopimélico. Esses aminoácidos não são os mesmos que compõem as proteínas, pois possuem em sua estrutura a conformação l – e não d-.

Os aminoácidos são responsáveis ​​por proteger o polímero da ação das peptidases, enzimas que degradam proteínas.

A estrutura está organizada da seguinte forma: as unidades N-acetilglucosamina e ácido N-acetilmurâmico são alternadas entre si, no grupo carboxila do grupo ácido N-acetilmurâmico uma cadeia de aminoácidos d- e l- está ancorada.

O grupo carboxila terminal do resíduo d-alanina é ligado ao grupo amino do ácido diaminopimélico (DAP), embora possa haver outro tipo de ponte.

Síntese

A síntese do peptidoglicano ocorre no citoplasma celular e consiste em quatro etapas, nas quais as unidades poliméricas ligadas ao UDP são transferidas para um lipídeo com funções de transporte que levam a molécula para a célula externa. Aqui a polimerização ocorre graças a enzimas localizadas na área.

O peptidoglicano é um polímero que difere de outras estruturas por sua organização bidimensional e requer que as unidades que o compõem sejam adequadamente ligadas para alcançar essa conformação.

Passo 1

O processo começa dentro da célula com a conversão de glucosomina em N- acetilmurâmico, graças a um processo enzimático.

Isso é então ativado em uma reação química que envolve a reação com trifosfato de uridina (UTP). Este passo leva à formação do ácido difosfato-N-acetilmurâmico da uridina.

A seguir, a montagem das unidades de ácido difosfato-N-acetilmurâmico da uridina ocorre por meio de enzimas.

Etapa 2

Posteriormente, o pentapéptido difosfato uridina-N-acetilmurâmico é associado por meio de uma ligação de pirofosfato ao bactoprenol localizado na membrana plasmática, e ocorre a liberação de monofosfato de uridina (UMP). O Bactoprenol atua como uma molécula de transporte.

A adição de N-acetilglucosamina ocorre para causar um dissacarídeo que dará origem ao peptidoglicano. Este processo pode ser modificado ligeiramente em certas bactérias.

Por exemplo, em Staphylococcus aureus, a adição de uma pentaglicina (ou outros aminoácidos) ocorre na posição 3 da cadeia peptídica. Isso ocorre para aumentar o comprimento da reticulação.

Etapa 3

Consequentemente, o bacteroprenol é responsável por mover os precursores do peptídeo dissacárido N-acetilglucosamina-N-acetilmurâmico, que se ligam à cadeia polipeptídica graças à presença de enzimas transglucosilase. Esses catalisadores de proteínas usam a ligação de pirofosfato entre o dissacarídeo e o bacteroprenol.

Etapa 4

A reticulação (transpeptidação) entre as cadeias peptídicas ocorre em uma região próxima à membrana plasmática, por meio da amina livre localizada na terceira posição do resíduo de aminoácido ou do terminal N da cadeia pentaglicina e da d-alanina localizada em a quarta posição da outra cadeia polipeptídica.

A reticulação ocorre graças à presença de enzimas transpeptidases, localizadas na membrana plasmática.

Durante o crescimento do organismo, o peptidoglicano pode ser aberto em certos pontos, usando a maquinaria enzimática da célula e levando à inserção de novos monômeros.

Como o peptidoglicano é semelhante a uma rede, a abertura em diferentes pontos não reduz significativamente a força da estrutura.

Os processos de síntese e degradação do peptidoglicano ocorrem constantemente e certas enzimas (como lisozima) são determinantes na forma das bactérias.

Quando a bactéria está com déficit de nutrientes, a síntese do peptidoglicano é interrompida, causando alguma fraqueza na estrutura.

Referências

  1. Alcamo, IE (1996). Microbi ology. Wiley Publishing.
  2. Murray, PR, Rosenthal, KS e Pfaller, MA (2017). Microbiologia médica Elsevier Ciências da Saúde.
  3. Prescott, LM (2002). Microbiologia . Empresas Mc Graw-Hill
  4. Struthers, JK e Westran, RP (2005). Bacteriologia clínica . Masson
  5. Typas, A., Banzhaf, M., van Saparoea, BVDB, Verheul, J., Biboy, J., Nichols, RJ, … & Breukink, E. (2010). Regulação da síntese de peptidoglicano por proteínas da membrana externa. Cell , 143 (7), 1097-1109.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies