Строение клеточной стенки и мембраны грибов

Клеточная оболочка грибов состоит из двух основных слоев: внешней клеточной стенки, образованной главным образом хитином и бета-глюканами, перекрестно связанными с маннопротеинами, и расположенной под ней плазматической мембраны, в которой доминирующим стеролом является эргостерол. Стенка придает клетке форму, механическую прочность и защиту от осмотического стресса, в то время как эргостероловая мембрана регулирует текучесть и транспорт. Поскольку оба слоя содержат молекулы, отсутствующие или отличающиеся от таковых в клетках человека, они являются основными мишенями для противогрибковых препаратов.

Definition

Клеточная стенка и мембрана грибов составляют клеточную оболочку грибов: внешняя стенка из хитина и бета-глюкановых полисахаридов, связанных с маннопротеинами, окружающая плазматическую мембрану, характерным стеролом которой является эргостерол, а не холестерин, как в клетках животных.

Scope

Эта тема охватывает молекулярный состав и слоистую организацию клеточной стенки грибов (хитин, бета-1,3- и бета-1,6-глюкан, маннопротеины), роль эргостерола в плазматической мембране, сигнализацию целостности клеточной стенки, которая поддерживает оболочку в условиях стресса, а также то, как эти структуры служат селективными противогрибковыми мишенями. Это справочная биологическая информация, а не клиническое руководство.

Core questions

• Какие полимеры составляют клеточную стенку грибов и как они расположены?
• Как эргостерол отличает грибковую мембрану от мембран хозяина?
• Как клетка поддерживает целостность стенки в условиях стресса?
• Какие компоненты оболочки используются в качестве селективных противогрибковых мишеней?

Key concepts

• Хитин
• Бета-1,3-глюкан и бета-1,6-глюкан
• Маннопротеины
• Слоеная архитектура стенки
• Эргостерол
• Текучесть плазматической мембраны
• Сигнальный путь целостности клеточной стенки (CWI)
• Селективные противогрибковые мишени (эргостерол, бета-глюкансинтаза)

Mechanisms

Клеточная стенка грибов построена слоями: внутренний, несущий механическую нагрузку каркас из хитина (полимера N-ацетилглюкозамина) и бета-1,3-глюкана перекрестно связан через бета-1,6-глюкан с внешним слоем маннопротеинов, который опосредует поверхностные взаимодействия. Эти полимеры синтезируются мембраносвязанными ферментами, такими как хитинсинтазы и бета-1,3-глюкансинтаза. Плазматическая мембрана под стенкой использует эргостерол в качестве своего основного стерола, который определяет текучесть мембраны и активность мембранных белков. При нарушении целостности стенки сигнальный путь целостности клеточной стенки (CWI) воспринимает поверхностный стресс и запускает компенсаторное ремоделирование и биосинтез для сохранения оболочки.

Clinical relevance

Несколько классов противогрибковых препаратов действуют на эту оболочку: азолы и аллиламины ингибируют биосинтез эргостерола, полиены связываются непосредственно с эргостеролом, а эхинокандины ингибируют бета-1,3-глюкансинтазу. Компоненты клеточной стенки также распознаются иммунной системой хозяина. Эта статья объясняет, почему эти структуры являются мишенями для лекарств и иммунными лигандами; она не содержит рекомендаций по дозировке или лечению.

Evidence & guidelines

Описания здесь основаны на текущих обзорных статьях по биологии клеточной стенки и мембраны грибов, а также на стандартных учебниках по микологии; они обобщают механистический консенсус, а не результаты клинических испытаний.

History

Ранние биохимические исследования установили, что хитин и глюканы являются структурными полимерами клеточной стенки грибов, а эргостерол — характерным мембранным стеролом. Позднее молекулярные и генетические исследования на модельных грибах картировали синтетические ферменты и сигнальный путь целостности клеточной стенки, в то время как клиническая разработка полиенов, азолов, аллиламинов и эхинокандинов связала каждый слой оболочки с конкретной терапевтической стратегией.

Key figures

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

Seminal works

• gow-2017
• levin-2011

Frequently asked questions

Из чего состоит клеточная стенка грибов?

В основном из хитина и бета-глюканов (бета-1,3- и бета-1,6-глюкан), перекрестно связанных с маннопротеинами, расположенных слоями, которые придают клетке форму и осмотическую защиту.

Почему эргостерол важен?

Эргостерол является основным стеролом грибковых мембран, выполняя ту же роль, что и холестерин в клетках животных. Поскольку он отличается от холестерина, он является селективной мишенью для нескольких классов противогрибковых препаратов.