脂多糖LPS化學結構研究進程的介紹
瀏覽次數(shù):494 發(fā)布日期:2023-12-18
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早期用于LPS化學結構研究的LPS主要來源于正常腸道菌群或引起胃腸道疾病的革蘭陰性細菌,開始于20 世紀60年代。在LPS化學結構的研究中,Otto Luderitz起到了開拓性的作用,他率先明確提出LPS由三部分組成:即О特異性側鏈(O-specific sidechain)、基礎核心(basal core)和脂質A(lipid A)。
O特異性側鏈由幾個完全相同的寡糖組成,曾被稱為重復單位(repeating units)。細菌間О特異鏈的結構有著明顯差異,其抗血清對相應細菌有很強的特異性,一般不與其他細菌反應。基于這種認識,F(xiàn)ritz Kauffmann建立了鑒定沙門菌血清型(serotypes)的方法。根據(jù)該方法,可將細菌分為不同的血清分型。О特異性鏈的差異也使相應的LPS具有獨特的特性,Kauffmann、Luderritz和Westphal將此特性稱為LPS的化學表型(chemotypes)。
1975年,Stead發(fā)現(xiàn),一些革蘭陰性細菌無О特異鏈。這些細菌的血清特異性是由LPS糖基化區(qū)的末端糖決定的。因為這些細菌LPS具有相對短的糖基鏈,Schneider(1984)將這種LPS稱為脂寡糖(lipooligo-saccharide,LOS)。
核心寡糖(core oligosaccharide)是 LPS的另一個結構部分。1967年,Luderitz和westphal等首次提出了核心結構,認為核心由靠近О鏈的外核和靠Lipid A的內(nèi)核組成。用于核心寡糖的結構特征研究的最好的實驗對象是腸道桿菌的Rough突變株。Rough突變株表現(xiàn)為不規(guī)則和粗糙的菌落形態(tài),具有獨特的血清學特征(與О抗原抗血清無反應)。其LPS為R型LPS,所有R型LPS均缺乏О特異鏈。1969年,West-phal和Luderitz進一步建立了提取R型LPS的方法,即酚-氯仿-石油(phenol-chloro-form-petroleum)法。
雖然,脂質A(Lipid A)早就被認為是LPS的毒性中心,但是,該觀點在很長時間內(nèi)并未被廣泛接受。對其結構的認識較為困難,因而明顯晚于對О鏈和核心部分的認識。
Miles和Pirie可能是最先認識到脂質成分的科學家。早在1939年,他們利用礦物酸處理馬耳他布魯桿菌LPS時,發(fā)現(xiàn)了一種類似脂質的沉淀物。當時,Miles和Pirie并沒有將這種物質稱為LPS,而被稱為天然抗原(native antigen)。最早提出脂質A名稱的是Westphal和Luderitz。1954年,科學家利用礦物酸處理未降解的多糖,獲得了一種不溶于二乙醚和石油醚,但易溶于氯仿和吡啶的物質,為了區(qū)分另一種甲酰胺提取的脂質成分,前者被稱為脂質A,后者被稱為脂質B。脂質B后來被證明是磷脂酰乙醇胺。后來的研究證實,用酸處理LPS可使2-酮-3脫氧辛酸(Kdo)與脂質A間連接發(fā)生斷裂,產(chǎn)生脂質A沉淀物。
1958年,美國Carl Niemann在研究大腸桿菌LPS時提出了脂質A的化學結構: D-G1CN,磷,和(R)-3-羥十四烷酸。Westphal和Luderitz也發(fā)現(xiàn)沙門菌脂質A含有同樣成分。1969年,Jobst Gmeiner分析Sminnesota Re突變株LPS,首次顯示脂質A含有一個D-G1CN二糖,二者β(1~6)互聯(lián),在1'和4'位點上攜帶磷殘基。隨后在腸道桿菌和非腸道桿菌的LPS的脂質A均發(fā)現(xiàn)了同樣的結構。1983年,闡明了大腸桿菌脂質A完整的共價結構,分子量為1798。1990年,Chris RH Raetz通過生物合成脂質A進一步證實了脂質A的結構。