肽聚糖的生物合成及其调控机制研究进展

肽聚糖(peptidoglycan)是细菌细胞壁的重要组成部分,对于维持细胞形态、大小及存活至关重要;同时,肽聚糖是众多常用抗生素的作用靶点。在细菌的正常生长过程中,肽聚糖不断地合成和水解,为了保证细胞壁的完整性,肽聚糖生物合成过程必然受到严谨的时空调控。肽聚糖的生物合成及其调控机制是微生物学中重要的基础研究之一,近年来国内外研究团队在该领域取得了突破性研究进展。基于此,本文综述了肽聚糖的从头合成和循环再利用过程,并重点阐述了肽聚糖合成关键酶——肽聚糖合酶及其调控机制的最新研究进展。最后,本文对未来需要加强研究的方向进行了展望。     

炭样小单孢菌JXNU-1产抗生素JX对嗜根考克氏菌肽聚糖合成的影响及其机理

为了揭示一株具有广谱抗菌活性炭样小单孢菌JXNU-1产的核苷类抗生素JX对嗜根考克氏菌肽聚糖合成的影响,本研究采用超声破壁、称重法研究抗生素对嗜根考克氏菌细胞壁含量变化,采用iTRAQ技术对抗生素处理前、后嗜根考克氏菌的蛋白质组进行比较分析。结果显示,在抗生素JX作用下,嗜根考克氏菌细胞分裂被抑制,细胞壁含量升高;iTRAQ技术鉴定了抗生素胁迫下的嗜根考克氏菌细胞中的1 780个蛋白,其中差异表达蛋白149个,包括表达上调蛋白106个,表达下调蛋白43个,上调表达蛋白中包括有一与肽聚糖合成的相关酶MurG。本研究为揭示炭样小单孢菌JXNU-1产抗生素JX的抗菌作用机制提供了基础数据。     

细菌细胞壁构造的教学

细菌的细胞壁位于细菌细胞的表面,是一层较为坚韧、略带弹性的结构,它除具有保护细胞、维持细胞外形和对大分子的运输具有选择性等作用外,还为细菌鞭毛提供可靠的支点,并和细菌的抗原性、致病性、对噬菌体的敏感性以及与几种重要抗生素的抑菌机制密切有关。因此细菌细胞壁的教学在微生物学教学中占有重要的地位。1应用比较的方法讲解肽聚糖的结构肽聚糖（peptidoglycan）肽聚糖是细菌等原核生物所特有的成分,占细胞壁物质总量的40～90％。它由聚糖链、短肽和肽桥三部分组成[1]。通过比较金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）和大肠…     

乳酸菌肽聚糖的研究进展

肽聚糖是乳酸菌细胞壁的必需成分,它的化学结构较为保守固定,而其合成是一个涉及多步反应的复杂过程。乳酸菌肽聚糖具有多种生物学活性,比如免疫增强功能、抗感染、抗肿瘤及抗过敏等。本文对乳酸菌肽聚糖的组成结构和生物学活性进行了简要的介绍,重点综述了近年来乳酸菌肽聚糖代谢及其调控过程的研究进展,并指出了乳酸菌肽聚糖未来研究的方向。     

益生菌肽聚糖对机体的免疫刺激作用及其影响因素

肽聚糖是益生菌细胞壁的主要成分,对机体免疫反应具有调节作用和抗炎作用。本研究综述了益生菌肽聚糖的对机体的免疫刺激作用和影响因素,以及肽聚糖相关物质的应用前景。     

SEDS蛋白的结构与功能研究进展

肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分,在维持细胞活性、形状和保护渗透压等方面起着重要作用。SEDS(shape,elongation,division,and sporulation)蛋白是参与肽聚糖合成的一类膜蛋白家族,其成员与细胞形状、伸长、分裂和孢子形成有关。一系列遗传和生化证据表明,SEDS蛋白具有糖基转移酶功能,是细胞延长和分裂机制的核心聚合酶。SEDS蛋白分布的广泛性、结构的保守性和功能的重要性,使其有望成为新一代抗生素研究的重要靶标。该文对SEDS蛋白的结构和功能进行了综述,重点介绍了SEDS蛋白的结构及其参与肽聚糖合成的调控机制,并对SEDS蛋白的应用和前景进行了展望。     

细菌中D-氨基酸生物合成及调控作用研究进展

细菌中普遍存在L/D型氨基酸,与L-氨基酸(L-AAs)不同,D-氨基酸(D-AAs)不参与蛋白质合成,而与细胞壁肽聚糖的合成有关,直接影响细菌细胞壁的形状、数量和强度。D-AAs在细菌表征、药物抑菌性、靶标确定等方面具有重要的作用。目前,外源添加D-AAs参与肽聚糖合成的机制已有一些研究进展,其荧光衍生物已应用于细菌可视化,特异性探测细胞壁形成/重塑、细菌生长和细胞形态。但D-AAs如何影响细菌生长及其抗逆性的机制尚未研究清楚。对D-AAs的研究现状进行综述,重点介绍D-AAs在细菌中的生物合成机制和参与细胞壁合成的机制、非典型DAAs对细菌的调控以及在细菌可视化中的应用,并对D-AAs未来研究方向进行了展望。     

噬菌体裂解酶应用研究进展

近年来,随着抗生素的滥用,导致多重耐药性菌株出现的频率加快。因细菌感染导致死亡的人数逐年增多,人类健康面临巨大挑战,因此研制新型抗菌药物刻不容缓。噬菌体裂解酶因其高效的杀菌能力及高度的宿主专一性而成为新一代抗菌制剂的候选之一。其是一种细胞壁水解酶,在双链DNA噬菌体复制后期被合成,通过水解细胞壁肽聚糖上的化学键,从而裂解细菌细胞壁,释放出子代噬菌体。本文系统地介绍了噬菌体裂解酶的研究进展,为相关裂解酶抗菌药物的研发做出有益探索。     

溶葡球菌酶的比色测定及某些性质的研究

溶葡球菌酶是一种专一地溶解葡萄球菌的溶菌酶。和蛋清溶菌酶一样,通常采用比浊法进行测定,底物或为葡萄球菌、或为该菌的细胞壁、或为该菌细胞壁的肽聚糖。本文报道一种简便灵敏的溶葡球菌酶比色测定法,以偶联了KNR艳蓝染料的葡萄球菌(死)细胞或偶联了KNR艳蓝染料的该菌细胞壁肽聚糖为色源底物,根据酶作用后释放出的可溶性KNR生成物计算酶活性。本文采用该比色测定法检定了溶葡球菌酶的某些动力学性质。     

蛋白质控制的肽合成

微生物的某些多肽抗生素,以及肽聚糖的交联肽等在合成途径和氨基酸组成、结合方式上都与动物活性多肽不同。它们不象动物多肽那样首先由核糖体合成出其前体,然后经酶促裂解形成,而是直接由各自的多酶体系控制合成。其合成不被嘌呤霉素、链霉素等抑制,也不为核酸酶的处理所终止。负责肽抗生素合成的酶系的各组分,彼此间有严格的空间结构和功能的联系。与核糖体合成蛋白质相比,酶控制的肽合成的精确性较差。     

双歧杆菌肽聚糖结构及分子量的分析

从双歧杆菌细胞壁中分离纯化肽聚糖,研究其化学成分、结构和分子量分析。经氨基酸、多糖和蛋白质含量分析和肽聚糖的溶解实验鉴定,所提取物质的主要成分为肽聚糖;经核磁共振和红外光谱分析,所提取肽聚糖的结构与已知的肽聚糖的结构相吻合,其糖链结构为由D型吡喃糖N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸以β-1,4-糖苷键连接而组成;经SDS-PAGE和多种染色方法结合,分析经溶菌酶水解后的肽聚糖,其分子量的分布呈弥散状,范围在97.6kD到14.4kD之间。     

检出一株含插入片段的VanD型耐万古霉素肠球菌

糖肽类抗生素(如万古霉素)的抗菌活性是通过与肽聚糖前体末端的D-Ala-D-Ala结合,从而抑制革兰阳性菌细胞壁合成.耐万古霉素肠球菌(VRE)因为细胞壁前体D-Ala-D-Ala被D-Ala-D-Lac或D-Ala-D-Ser取代,使其与糖肽类抗生素亲和力下降而产生耐药.     

D-氨基酸在细菌生理中的结构性能和调节功能的研究进展

除最小的甘氨酸外,所有的氨基酸(amino acid,AA)都有手性,以D-氨基酸(DAA)或L-氨基酸(LAA)形式存在。DAA广泛存在于各类生物中,尤其是细菌。DAA虽没有参与蛋白质合成,但DAA尤其是非典型DAA在细菌生理中具有很多特殊功能。在结构性能方面,DAA是细菌细胞壁肽聚糖的重要组分,并参与组成某些非核糖体合成途径产生的生物多肽,少数细菌能产生含有D-Glu的γ-聚谷氨酸。对细胞个体而言,DAA能调节细菌表面电荷和自溶素活性,抑制细菌芽胞萌发,调节稳定期细胞壁的重塑及调节病原菌的毒力等。对细菌群落而言,DAA对生物膜的解聚和细菌生态也具有调控作用。此外,某些DAA还能直接作为营养支持某些细菌的生长,而有的DAA则具有抑菌作用。本文主要综述了DAA在细菌生理过程中发挥多项功能的研究进展。     

d,l-肽链内切酶基因cwlO缺失促进地衣芽孢杆菌利用l-谷氨酰胺合成聚γ-谷氨酸

【背景】聚γ-谷氨酸(poly-γ-glutamic acid, γ-PGA)是一种由芽孢杆菌代谢产生的同质氨基酸聚合物,在众多领域具有广泛的应用潜力。芽孢杆菌cwlO表达一种d,l-肽链内切酶,其对γ-PGA合成的影响机理尚不清晰。【目的】探究缺失cwlO对以不同前体发酵γ-PGA的影响及其机制。【方法】以地衣芽孢杆菌WX-02为出发菌株,构建缺失cwlO的重组菌。在3 L发酵罐条件下对比重组菌和野生菌利用不同前体发酵产γ-PGA的发酵性能,并通过转录水平差异分析、荧光倒置显微镜观察、细胞壁肽聚糖含量和组分分析造成重组菌和野生菌发酵性能差异的原因。【结果】缺失cwlO的重组菌对l-谷氨酰胺的代谢利用效率显著提高,以l-谷氨酰胺和l-谷氨酸为混合前体时,重组菌的γ-PGA产量达到36.3 g/L,比野生菌高48.8%。RT-qPCR结果表明,相较于野生菌,重组菌在利用l-谷氨酰胺时γ-PGA合成途径和呼吸链上关键基因转录水平均上调。荧光倒置显微镜观察发现重组菌细胞形态相比野生菌变短变圆,细胞壁肽聚糖含量和组分测定发现,重组菌细胞壁肽聚糖含量降低,且肽聚糖中蛋白质占比减少。【结论】地衣芽孢杆菌cwlO的缺失引起细胞壁肽聚糖含量降低,促进了菌株对l-谷氨酰胺的利用,强化了γ-PGA的合成,这为探究cwlO对γ-PGA合成的影响提供了新的思路和研究基础。     

间歇低温胁迫对桃果实细胞壁代谢的影响

桃果实在成熟过程中细胞壁于物质不断减少,随着共价结合果胶质和离子结合果胶质减少,水溶性果胶质明显增加,纤维素也逐渐减少,但半纤维素含量变化较小,低温胁迫造成果胶质和纤维素的降解过程受,从而造成较高分子量果胶质的积累,果汁粘度升高。中途加温则能促进果胶质和纤维素的溶和解聚,引导细胞进行与果实成熟有关的细胞壁代谢,14C－蔗糖标记试验表明,在细胞壁不断降解的同时,也进行着合成,在果实成熟的启动阶段,细胞壁的合成能力加强,果实衰老过程与细胞壁合成减少有着直接的联系,受到低温伤害的果实细胞壁物质含量高于正常果实的原因,并不是其合成水平的升高,而是其降解的减慢。     

稀土离子(Nd3+)对金黄色葡萄球菌细胞壁结构的影响

本文的研究目的是探索稀土离子Nd^3＋对金黄色葡萄球菌细胞壁结构的影响作用。采用透射电镜、氨基酸自动分析仪和红外光普法等检测手段,提出了Nd^3＋可使金黄色葡萄球菌细胞壁的形态和结构发生改变;低于抑菌浓度的NdCl3对金黄色葡萄球菌细胞壁的古成具有促进作用：高浓度（指杀菌浓度和抑菌浓度）Nd^3＋可断裂细胞壁中肽聚糖的大部分肽键和氢键,致使细胞壁中肽聚糖的交联网状结构被破坏。     

噬菌体溶壁酶研究进展

溶壁酶是噬菌体在感染末期表达的蛋白质,可水解细菌的细胞壁,使子代噬菌体释放出来。研究表明,溶壁酶在体外能高效地杀死细菌,同样对感染细菌的模型动物有很好的治疗作用。因此,溶壁酶是一种新型的抗菌物质,具有广阔的应用前景。溶壁酶通过水解细菌细胞壁肽聚糖上糖与肽间的酰胺键或肽内氨基酸残基间的连键,从而使细菌裂解。溶壁酶分子由结合功能域和催化功能域两部分组成,其晶体结构使之具有对细胞壁肽聚糖水解的高效性和特异性。对噬菌体溶壁酶的体内外抗菌作用、抗菌机理、晶体结构等最新研究成果及其应用前景进行了综述。     

细菌细胞壁合成抑制剂的作用与筛选

细菌细胞含有细胞壁,人和动物的细胞没有细胞壁,做对细菌细胞壁,的生物合成有专一抑制作用的抗生素,对人与动物细胞基本上不起作用,以致于不显示或较少显示毒性。这种高效低毒的抗生素是人们追求的目标,长期以来为研究人员所重视。现在,大家已经了解细菌细胞壁的结构与部分细胞壁合成抑制剂的作用机制,在此基础上,人们设计了一些细胞壁抑制剂筛选模型,以便寻找新的细菌细胞壁合成抑制剂。现将     

生物矿化一蜡状芽孢杆菌聚金作用的研究

介绍了生物矿化-蜡状芽孢杆菌聚金作用原理.生物活动对矿石的风化、淋滤和沉积都有很大的影响.蜡状芽孢杆菌聚金作用主要与蜡状芽孢杆菌细胞壁的化学成分和结构功能有关.原因是其细胞壁有一层很厚的网状的肽聚糖、多糖、核酸和蛋白质结构,并且在细胞壁表面存在的磷壁酸质和糖醛酸磷壁酸质连接到网状的肽聚糖上.磷壁酸质的磷酸二脂和糖醛酸磷壁酸质的羧基使细胞壁带负电荷,具有离子交换的性质,能与溶液中带正电荷的金属离子进行交换反应.这些过程是蜡状芽孢杆菌细胞壁聚集金的主要作用机制.     

以细菌中烯醇式丙酮酸转移酶为作用靶点的新天然抑制剂

肽聚糖是细菌细胞壁的重要成分,烯醇式丙酮酸转移酶(EPT)是调节肽聚糖合成初始阶段的关键酶.通过活性筛选,发现了三个对EPT有抑制活性的天然产物(化合物1～3),它们皆为EPT的新抑制剂.体外抗真菌实验发现,化合物2和3对光滑念珠菌具有较好的生长抑制作用.另外,化合物3还具有一定的肿瘤细胞毒活性.