Lipopolisacàrid

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Estructura d'un lipopolisacàrid. Assemblatge de la part lipídica (lípid A) i la part sacarídica (core i antigen A).

Els lipopolisacàrids (LPS) són biomolècules grans que consten d'un lípid i un polisacàrid units covalentment; es troben a la membrana exterior de bacteris gramnegatius, fan d'endotoxines i provoquen respostes immunitàries dures en animals. Són el component majoritari de la paret cel·lular de molts bacteris.[1]

Funcions[modifica | modifica el codi]

LPS és un component essencial de la membrana exterior de bacteris gramnegatius, contribuint en gran manera a la integritat estructural dels bacteris, i protegint la membrana de certs tipus d'atac químic. LPS també augmenta la càrrega negativa de la membrana cel·lular i ajuda a estabilitzar l'estructura de membranes global. Són d'importància crucial en les cèl·lules bacterianes gramnegatives; ja que mutacions i delecions en els gens implicats en la seva síntesi i regulació provoquen la seva inviabilitat. LPS és una endotoxina i provoca una forta resposta dels sistemes immunitaris animals normals. Serveix de l'endotoxina prototípica perquè lliga el complex de receptors de CD14/TLR4/MD2, que promou l'ocultament de citocines proinflamatòries en molts tipus de cèl·lules, però especialment en macròfags. Un "Desafiament de LPS" en la immunologia és exposar del subjecte a un LPS que pot servir com a toxina.

LPS és addicionalment un pirogen exogen (compost que provoca febre).

Amb el lipopolisacàrid que són d'importància crucial a en cèl·lules gramnegatives, és per això un principal objectiu per a substàncies antimicrobianes futures.

Composició[modifica | modifica el codi]

Estructura del nucli oligosacàrid més el lípid A: El sacarolípid KDO2-Lipid A. Residus de glicosamina en blau, Residus de KDO en vermell, cadenes acídiques en negre i els grups fosfat en verd.

Comprèn tres parts:

  1. Lípid A.
  2. Nucli oligosacàrid o core (oligosacàrid bàsic en el gènere Neisseria).
  3. Antigen O o polisacàrid O (cadenes exteriorss).

Lípid A[modifica | modifica el codi]

El lípid A conté àcids grassos inusuals (p.ex. àcid hidroxi-mirístic) i és incrustat a la membrana exterior mentre la resta del LPS projecta de la superfície. El lípid A és un disacàrid amb cues d'àcid gras múltiples que s'integren per lipofília a la membrana. Aquesta és la clau en la toxicitat. Quan les cèl·lules bacterianes són lisades prop del sistema immunitari en òptim funcionament, fragments de membrana que contenen el lípid A s'alliberen a la circulació, provocant febre, diarrea que en alguns casos pot acabar conduint a una commoció endotòxica fatal també anomenat xoc sèptic, com ocorre sovint en el còlera.

Nucli oligosacàrid[modifica | modifica el codi]

El nucli o core (anglès) d'oligosacàrid conté sucres inusuals (p. ex. KDO, cetodesoxioctonat i heptosa). El nucli d'oligosacàrid bàsic és adjunt al lípid A, que és també en part responsable de la toxicitat de bacteris gramnegatius.

Antigen O[modifica | modifica el codi]

La cadena lateral o terminal del LPS és l'antigen O dels bacteris. La cadena lateral O o antigen O és també una cadena feta de polisacàrids que s'estén a partir del nucli oligosacàrid. La composició química de la cadena O varia molt entre les soques bacterianes gramnegatives. La presència o absència de cadenes O determinen si el LPS es considera aspre (rough) o llis (smooth). La plena llargada que les cadenes O deixaria llis el LPS mentre l'absència o reducció d'O-chains faria l'esbós de LPS.[2] Bacteria amb LPS aspre normalment tenen més membranes cel·lulars penetrables a antibiòtics hidrofòbics ja que un esbós LPS és més hidrofòbic.[3]

Les cadenes de costat O són fàcilment reconegudes pels anticossos de l'amfitrió, tanmateix, la natura de la cadena pot ser fàcilment modificada per bacteris gramnegatius per evitar la seva descoberta. L'estructura del nucli i l'O-antigen està determinada sovint per anàlisi de metilació o NMR-espectroscopia.

Modificacions de LPS[modifica | modifica el codi]

La fabricació de LPS es pot modificar per presentar una estructura de sucres específica. Aquests poden ser reconeguts per un altre LPS (que permet inhibir toxines de LPS) o per glicosiltransferases que usen aquesta estructura de sucres per a afegir sucres més específics. Recentment s'ha demostrat que un enzim específic de l'intestí (fosfatasa alcalina) pot desintoxicar els LPS traient els dos grups fosfat trobats en carbohidrats de LPS.[2] Això pot funcionar com a mecanisme adaptable per ajudar l'hoste (biologia) a gestionar efectes potencialment tòxics causats per bacteris gramnegatius normalment trobats a l'intestí prim.

Variabilitat i efecte a especificitat[modifica | modifica el codi]

Receptor tipus peatge (TLR) dels sistema immunitari innat reconeix els LPS i disparen la resposta immunitària.

Els antigens O (carbohidrats exteriors) són la porció més variable de la molècula dels LPS, transmetent l'especificitat antigènica, en comparació el lípid A és més conservat en part. Tanmateix, la composició del lípid A també pot variar (p. ex., en el nombre i natura de cadenes d'acil fins i tot dintre o entre gèneres). Algunes d'aquestes variacions poden transmetre propietats antagòniques a aquests LPS. Per exemple el lípid de Rhodobacter sphaeroides difosforil A (RsDPLA) és un antagonista potent dels LPS en cèl·lules humanes, però és un agonista en hàmster i cèl·lules equines.

S'ha especulat que aquest lípid A cònic (p. ex. des d'E. coli) són lípids més agonístic, menys cònic que els A com aquells de Porphyromonas gingivalis poden activar un senyal diferent (TLR2 en comptes de TLR4), i lípid completament cilíndric que a A els agrada allò de Rhodobacter sphaeroides és contrari a TLRs.[4][5]

Els grups de gens que codifiquen per a la síntesi de LPS són altament variables entre soques diferents, subespècies i espècies de patògens bacterians en plantes i animals.[6][7]

Resposta immunitària[modifica | modifica el codi]

La funció de LPS ha estat sota investigació experimental durant uns quants anys a causa del seu paper activant molts factors de transcripció. LPS també produeix molts tipus de mediadors implicats en la commoció sèptica.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Brock. Biología de los microorganismos. Madigan, Martinko, Parker. 8a Ed. Prentice Hall ©1998. ISBN 84-89660-36-0
  2. 2,0 2,1 Bates J.M. et al. «Intestinal alkaline phosphatase detoxifies lipopolysaccharide and prevents inflammation in zebrafish in response to the gut microbiota». Cell Host and Microbe, vol. 2(6), 2007, pàg. 371–382. DOI: 10.1016/j.chom.2007.10.010. PMID: 18078689.
  3. Tsujimoto H et al. «Diffusion of macrolide antibiotics through the outer membrane of Moraxella catarrhalis». Journal of Infection and Chemotherapy, vol. 74, 2003, pàg. 1045–1055. PMID: 11810516.
  4. Netea M et al. «Does the shape of lipid A determine the interaction of LPS with Toll-like receptors?». Trends Immunol, vol. 23, 3, 2002, pàg. 135–9. DOI: 10.1016/S1471-4906(01)02169-X. PMID: 11864841.
  5. Seydel U, Oikawa M, Fukase K, Kusumoto S, Brandenburg K. «Intrinsic conformation of lipid A is responsible for agonistic and antagonistic activity». Eur J Biochem, vol. 267, 10, 2000, pàg. 3032–9. DOI: 10.1046/j.1432-1033.2000.01326.x. PMID: 10806403.
  6. Reeves P, Wang L. «Genomic organization of LPS-specific loci». Curr Top Microbiol Immunol, vol. 264, 1, 2002, pàg. 109–35. PMID: 12014174.
  7. Patil P, Sonti R. «Variation suggestive of horizontal gene transfer at a lipopolysaccharide (lps) biosynthetic locus in Xanthomonas oryzae pv. oryzae, the bacterial leaf blight pathogen of rice». BMC Microbiol, vol. 4, 1, 2004, pàg. 40. DOI: 10.1186/1471-2180-4-40. PMID: 15473911.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]