Пептидогликаны (муреины, мукопептиды, гликопептиды)

Пептидогликаны — это макромолекулярные полимеры, специфичные для прокариот. Они входят в состав клеточной стенки большинства бактерий и цианобактерий (сине-зелёных водорослей), образуя её жёсткий внутренний слой.

Основные структурные и функциональные различия пептидогликана у разных групп бактерий:

У грамположительных бактерий пептидогликан ковалентно связан с тейхоевыми кислотами, составляет основную часть (50–80 %) массы клеточной стенки и чувствителен к действию лизоцима и пенициллинов.
У грамотрицательных бактерий пептидогликан соединён с липополисахаридом внешней мембраны, относительно устойчив к лизоциму, пенициллинам и цефалоспоринам и составляет лишь 1–10 % всей массы вещества клеточной стенки.

Химическое строение. Мономер пептидогликана состоит из тетрапептида (цепочки из четырёх аминокислот: L-аланин → D-глутаминовая кислота → мезо-диаминопимелиновая кислота → D-аланин), связанного карбоксильной группой с N-ацетилмурамовой кислотой. К последней β-1→4-гликозидной связью присоединён N-ацетил-D-глюкозамин. Полимеризация этих мономеров формирует сетчатую структуру, придающую стенке прочность.

Пептидогликан также входит в состав кортекса бактериальных спор, однако его структура по сравнению с вегетативными формами иная.

См. также: Клеточная стенка бактерий.

Современный контекст

Термин «сине-зелёные водоросли» считается устаревшим в научной литературе. Современное название этой группы прокариотических фотосинтезирующих организмов — цианобактерии.
Исследования последних десятилетий детализировали механизм действия антибиотиков (например, β-лактамов, к которым относятся пенициллины и цефалоспорины) на синтез пептидогликана. Эти препараты ингибируют ферменты — транспептидазы и карбоксипептидазы, — которые «сшивают» пептидные цепочки соседних гликановых нитей, что приводит к нарушению формирования клеточной стенки и гибели бактериальной клетки.
Пептидогликан признан ключевой мишенью для действия не только антибиотиков, но и врождённого иммунитета животных. Рецепторы иммунной системы (например, NOD-подобные рецепторы) распознают специфические фрагменты пептидогликана как сигнал опасности, запуская воспалительный ответ.