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(xiàn)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(jīng)證明脂多糖無論處于干燥狀態(tài)還是在水溶液中,均能形成雙層結構。根據(jù)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(jù)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A 分別形成11.2,6.0及5.2nm的雙層結構。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以算出脂多糖或類脂A單層結構的厚度(上述數(shù)據(jù)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(圖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(jù)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-相,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,唯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(jù)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-GlcN(2-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(tài)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(qū)域。