جدار الخلية الفطرية وبنيتها الغشائية

يتكون غلاف الخلية الفطرية من طبقتين رئيسيتين: جدار خلوي خارجي مبني أساسًا من الكيتين والبيتا جلوكان المرتبطة بالبروتينات السكرية المانانية (mannoproteins)، وتحته غشاء بلازمي يكون فيه الإرغوستيرول هو الستيرول السائد. يمنح الجدار الخلية شكلها وقوتها الميكانيكية وحمايتها ضد الإجهاد الأسموزي، بينما يتحكم غشاء الإرغوستيرول في السيولة والنقل. ولأن كلتا الطبقتين تحتويان على جزيئات غائبة أو مختلفة في الخلايا البشرية، فإنهما الهدفان الرئيسيان للأدوية المضادة للفطريات.

Definition

يتكون جدار الخلية الفطرية وغشاؤها من غلاف الخلية للفطريات: جدار خارجي من عديدات السكاريد الكيتين والبيتا جلوكان المرتبطة بالبروتينات السكرية المانانية، يحيط بغشاء بلازمي يكون الستيرول المميز له هو الإرغوستيرول بدلاً من الكوليسترول الموجود في الخلايا الحيوانية.

Scope

يغطي هذا الموضوع التركيب الجزيئي والتنظيم الطبقي لجدار الفطريات (الكيتين، بيتا-1,3- وبيتا-1,6-جلوكان، البروتينات السكرية المانانية)، ودور الإرغوستيرول في الغشاء البلازمي، وإشارات سلامة جدار الخلية التي تحافظ على الغلاف تحت الإجهاد، والطريقة التي تعمل بها هذه الهياكل كأهداف انتقائية مضادة للفطريات. وهو بيولوجيا مرجعية وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• ما هي البوليمرات التي يتكون منها جدار الخلية الفطرية وكيف يتم ترتيبها؟
• كيف يميز الإرغوستيرول الغشاء الفطري عن أغشية المضيف؟
• كيف تحافظ الخلية على سلامة الجدار تحت الإجهاد؟
• ما هي مكونات الغلاف التي تُستغل كأهداف انتقائية مضادة للفطريات؟

Key concepts

• الكيتين
• بيتا-1,3-جلوكان وبيتا-1,6-جلوكان
• البروتينات السكرية المانانية
• البنية الجدارية الطبقية
• الإرغوستيرول
• سيولة الغشاء البلازمي
• مسار إشارات سلامة جدار الخلية (CWI)
• أهداف انتقائية مضادة للفطريات (إرغوستيرول، سينثاز بيتا جلوكان)

Mechanisms

يُبنى الجدار الفطري في طبقات: هيكل داخلي يتحمل الأحمال الميكانيكية من الكيتين (بوليمر من N-أسيتيل جلوكوزامين) وبيتا-1,3-جلوكان يرتبط عبر بيتا-1,6-جلوكان بطبقة خارجية من البروتينات السكرية المانانية التي تتوسط التفاعلات السطحية. تُصنّع هذه البوليمرات بواسطة إنزيمات مرتبطة بالغشاء مثل سينثازات الكيتين وسينثاز بيتا-1,3-جلوكان. يستخدم الغشاء البلازمي تحت الجدار الإرغوستيرول كستيرول رئيسي له، والذي يحدد سيولة الغشاء ونشاط بروتينات الغشاء. عندما يتعرض الجدار للاضطراب، يستشعر مسار إشارات سلامة جدار الخلية الإجهاد السطحي ويدفع إلى إعادة التشكيل والتركيب الحيوي التعويضي للحفاظ على الغلاف.

Clinical relevance

تعمل عدة فئات من الأدوية المضادة للفطريات على هذا الغلاف: الأزولات والأليلامينات تمنع التخليق الحيوي للإرغوستيرول، والبولينينات ترتبط بالإرغوستيرول مباشرة، والإيكينوكاندينات تمنع سينثاز بيتا-1,3-جلوكان. كما يتعرف الجهاز المناعي للمضيف على مكونات جدار الخلية. يشرح هذا المدخل لماذا هذه الهياكل هي أهداف دوائية وربائط مناعية؛ ولا يقدم توصيات بالجرعات أو العلاج.

Evidence & guidelines

تُستمد الأوصاف هنا من المراجعات السردية الحالية لبيولوجيا جدار الخلية الفطرية وغشائها ومن الكتب المدرسية القياسية لعلم الفطريات؛ وهي تلخص الإجماع الميكانيكي بدلاً من نتائج التجارب السريرية.

History

أثبت العمل الكيميائي الحيوي المبكر أن الكيتين والجلوكان هما البوليمرات الهيكلية لجدار الفطريات وأن الإرغوستيرول هو الستيرول الغشائي المميز. في وقت لاحق، حددت الدراسات الجزيئية والوراثية في الفطريات النموذجية الإنزيمات الاصطناعية ومسار إشارات سلامة جدار الخلية، بينما ربط التطور السريري للبولينينات والأزولات والأليلامينات والإيكينوكاندينات كل طبقة من الغلاف باستراتيجية علاجية محددة.

Key figures

• Neil A. R. Gow
• Jean-Paul Latge
• David E. Levin

Seminal works

• gow-2017
• levin-2011

Frequently asked questions

مما يتكون جدار الخلية الفطرية؟

يتكون أساسًا من الكيتين والبيتا جلوكان (بيتا-1,3- وبيتا-1,6-جلوكان) المرتبطة بالبروتينات السكرية المانانية، مرتبة في طبقات تمنح الخلية شكلها وحمايتها الأسموزية.

لماذا الإرغوستيرول مهم؟

الإرغوستيرول هو الستيرول الرئيسي في الأغشية الفطرية، ويؤدي الدور الذي يلعبه الكوليسترول في الخلايا الحيوانية. ولأنه يختلف عن الكوليسترول، فهو هدف انتقائي لعدة فئات من الأدوية المضادة للفطريات.