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細菌內毒素中類脂A及脂多糖的立體構型介紹

發布時間: 2022-11-01  點擊次數: 1589次

在《細菌內毒素中脂多糖之類脂A化學結構的簡介》一文中有提到:類脂A(又稱脂質A),它是脂多糖的毒性及生物學活性中心。為一種糖磷脂,現認為細菌外膜的外層可能是類脂A接下來介紹:類脂A及脂多糖的立體構型。

 

一、離體脂多糖的雙層結構

應用X-衍射技術已經證明脂多糖無論處于干燥狀態還是在水溶液中均能形成雙層結構。根據脂多糖的來源不同,它們可形成不同厚度的雙層結構。例如奇異變形桿菌脂多糖可形成9.6nm厚度的雙層結構,大腸桿菌B/r脂多糖可形成10nm厚度的雙層結構根據脂多糖中的含水量不同其厚度可有改變。高度純化的明尼蘇達光滑型脂多糖,粗糙型脂多糖及類脂分別形成11.2,6.05.2nm的雙層結構。根據這些數據可以算出脂多糖或類脂A單層結構的厚度(上述數據各除以2。因而:

1類脂A的厚度約為2.6nm=5.2/2nm。

2粗糙型脂多糖的厚度相當于3.0nm,亦就是說由KDO形成的厚度約為0.4nm

3光滑型脂多糖的厚度約為5.6nm,亦即由脂多糖中多糖部分(包括KDO(核心寡聚糖))所形成的厚度約為3nm。由于脂多糖的O-多糖鏈部分可攜帶20 ~40或更多個重復寡聚糖單位,故而如果以伸展形式存在的話,其長度可超過10nm。因而上述結構提示脂多糖的多糖部分以卷曲的形式存在7

 

 

 

二、脂肪酸鏈的排列

由于類脂A與磷酯具有相似的構造故而它們在細菌外膜中的構型是可比的。根據溫度、水含量與化學本質的不同,磷脂的脂肪酸可以不同的形式存在,最常見的α,β及β′構型。α-構型相當于順序度較差的、流動性較大的脂肪酸排列,其鏈與膜表面相垂直,這種α-構型常常是生理情況下的脂肪酸排列。當溫度降低時,α-可轉化為β-這種β-構型相當于順序度較好的脂肪酸排列。在這一構型中脂肪酸鏈與膜表面相垂直β′-構型與β-相似,惟一的差別是脂肪酸鏈與膜表面不相垂直。野生型的脂多糖、粗糙型脂多糖及游離類脂A的脂肪酸鏈與膜表面相垂直其構型相似于磷脂的β-相結構。

 

三、類脂A的分子模型

隨著先進的生物物理及化學方法的建立,目前已有可能建立游離類脂A的立體分子模型。下列所討論的類脂A分子模型主要是依據X-衍射分析結果及α能量計算方法所取得的綜合分析結果。

類脂A的親水性D-GlcN2-脫氧-2氨基-葡萄吡喃糖雙糖骨架以一個平面存在,且與外膜形成一個45角。類脂A所含的脂肪酸均存在于這一平面的一側并與膜表面成90°角存在這一構型如圖8所示。

 

 

四、存在于細菌外膜中脂多糖的構成

脂多糖在外膜中的結構示意圖如圖9所示。這一結構顯示出以下幾個特點:

1與天然磷脂比較,脂多糖顯示出高度的有序性這是由于其中存在的類脂A的高順序度所決定的,這種形式的結構顯得相對的僵直。

2脂多糖的O-多糖鏈部分以高度螺旋的狀態存在。

3類脂A的親水性骨架雙磷酸化的D-GlcN雙糖與外膜表面成45角。

4)類脂A的脂肪酸全部存在于膜的內葉,并形成相對獨立的小區域。

 


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