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1、肽聚糖型细胞壁合成中的调节作用摘要：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：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。主链是0 -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
2、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0 -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
3、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-GlcNAc2) 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
4、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。A.N C&dH卅民o?-a-p-o OH I l_ 运 t HOOC H NNHj 他丄hKH H,a nuimhQJOa + 9展1. AAmA.PEFN W.tNADPH1. 畑C /lIP. L-AJh2. MvO ATP DSIU! i, WirfT.ATP.mrDAP4畑Em柚-D-fih|dWSAIPSTAGE ICytoplasmLipid HCell Surface图 1 肽聚糖細胞膜内合成图3. 合成中
5、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。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
6、。0-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。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
7、异性的水解作用。4. 细菌的抗药性耐破壁类抗生素P -内酰胺类临床用量很大，远高于体外试验浓度，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。PBPs介导的细菌对0 -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0 -内酰胺酶的 存在而对0 -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
8、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0 -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)：77802 孟庆明，曹风梅.试论0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)：721723 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)： 54574胡斌，宋彦凤，孙颖.细菌肽聚糖的研究J.松辽学刊1994 1:98100 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 6:36386 JIANG LIHUA,TAN NINGHUA,ZENG GUANGZHI,etc. New Natural Inhibitors Targeting Bacterial Enolpyruvyl Transferase J. Acta Botanica Yunnanica 2008 30(3)： 378380
