Mureiini

Peptidoglykaani eli mureiini (PGN) on bakteerien soluseinän rakennusaine. Se antaa bakteereille muodon ja vaikuttaa soluliman osmoottiseen paineeseen. ^[1]

Peptidoglykaanin rakenne.

Peptidoglykaanikerroksen paksuus vaihtelee eri bakteerilajeilla.Grampositiivisilla bakteereilla peptidoklygaania on useita kerroksia, ja sen kokonaispaksuus on 30-100 nanometriä. Sen sijaan gramnegatiivisilla bakteereilla on vain yksi, tai korkeintaan muutama kerros peptidoglykaania muodostaen 2-3 nm paksun peptidoglykaanikerroksen. ^[2]

Koostumus

Peptidoglykaani muodostaa suuren, verkkomaisen, aminosokereista muodostuvan makromolekyylin bakteerisolun pinnalle. Lineaariset glykaanit, jotka muodostuvat N-asetyyliglukosamiinista (GlcNAc) ja N-asetyylimuramiinihaposta (MurNAc), ovat kiinnittyneet toisiinsa lyhyiden peptidien avulla β-1,4- glykosidisidoksilla. ^[3] Kun bakteerisolut kasvavat ja jakautuvat, peptidoglykaani purkautuu aiheuttaen PGN-polymeerin hydrolysoitumisen entsyymien vaikutuksesta. Hydrolysointi voi vapauttaa ympäristöön liukoisia PGN-alayksiköitä, jotka voivat toimia signalointitekijöinä muille mikrobeille. ^[4]

Peptidoglykaani ja antibiootit

Antibiooteista laajakirjoiset beetalaktaamiantibiootit vaikuttavat bakteerin soluseinän rakentamisessa tärkeässä roolissa oleviin entsyymeihin, penislliiniä sitoviin proteiineihin (PBP). Penisilliinin sitoutuminen bakteerin soluseinään häiritsee soluseinän peptidoglykaanien tuottoa ja estää näin bakteerien lisääntymisen. ^[5]

Peptidoglykaanin vapautumisen vaikutus suoliston mikrobiomiin

Beetalaktaamiantibioottihoito johtaa sekä suoliston kommensaalien että mahdollisten patogeenien PNG-synteesin häiriöön, jolloin bakteerisoluista vapautuu suuria määriä anhMurNAc-pep-molekyylejä. Nämä molekyylit ovat rakenteeltaan hyvin samanlaisia kuin PGN-alayksiköt, joiden on todettu indusoivan Candida albicans -hiivasienen hyyfakasvua. C. albicans on opportunisti patogeeni, jonka hyyfamuodon on todettu olevaen erityisen invasiivinen sen tunkeutuessa isännän kudoksiin ja sisäelimiin. Antibioottihoidon seurauksena syntynyt suoliston peptidoglykaanimyrsky siis altistaa C. albicans -hiivan aiheuttamalle kandidiaasi-taudille.^[4]

Lähteet

1. Ojala Alexandra: Pro gradu -tutkielma: Peptidoglykaanin hajottaminen, puhdistus ja karakterisointi Jyväskylän yliopisto, Kemian laitos. 18.6.2019.
2. T. J. Silhavy, D. Kahne, S. Walker: The Bacterial Cell Envelope. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 1.5.2010, 2. vsk, nro 5, s. a000414–a000414. PubMed:20452953 doi:10.1101/cshperspect.a000414 ISSN 1943-0264 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
3. Axel Walter, Christoph Mayer: Peptidoglycan Structure, Biosynthesis, and Dynamics During Bacterial Growth, s. 237–299. Cham: Springer International Publishing, 2019. ISBN 978-3-030-12919-4 Teoksen verkkoversio (viitattu 1.3.2023). (englanti)
4. Chew Teng Tan, Xiaoli Xu, Yuan Qiao, Yue Wang: A peptidoglycan storm caused by β-lactam antibiotic’s action on host microbiota drives Candida albicans infection. Nature Communications, 7.5.2021, 12. vsk, nro 1, s. 2560. PubMed:33963193 doi:10.1038/s41467-021-22845-2 ISSN 2041-1723 Artikkelin verkkoversio. (englanti)
5. Jennifer L. Davis: Chapter 2 - Pharmacologic Principles, s. 79–137. W.B. Saunders, 1.1.2018. ISBN 978-0-323-44329-6 Teoksen verkkoversio (viitattu 1.3.2023). (englanti)