Cyklický di-GMP

Cyklický diguanozínmonofosfát
Cyklický diguanozínmonofosfát
Cyklický diguanozínmonofosfát
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec C20H24N10O14P2
Synonymá (2R,3R,3aS,7aR,9R,10R,10aS,14aR)-2,9-Bis(2-amino-6-oxo-1,6-dihydro-9H-purín-9-yl)-3,5,10,12-tetrahydroxyoktahydro-2H,5H,7H,12H-5λ5,12λ5-difuro[3,2-d:3′,2′-j][1,3,7,9,2,8]tetraoxadifosfacyklododecí-5,12-dión, cyklický guanylát
Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť 690,09 g/mol
Ďalšie informácie
Číslo CAS 61093-23-0
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI.
Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.

Cyklický diguanozínmonofosfát, alebo i cyklický di-GMP, cyklický diguanylát či c-di-GMP, je druhý posol, ktorý sa účastní prenosu signálu o mnohých baktérií.[1] Nie je známe, že by cyklický di-GMP využívali archeóny, a u eukaryotov bol pozorovaný len i Dictyostelium.[2] Biologický význam cyklického di-GMP bol prvýkrát odhalený, keď bol identifikovaný ako alosterický aktivátor celulózasyntázy u Gluconacetobacter xylinus, čím dochádza k syntéze mikrobiálnej celulózy.[3]

Štruktúra

[upraviť | upraviť zdroj]

Cyklický diguanozínmonofosfát sa skladá z dvoch guanozínov, ktoré sú vzájomne prepojené pomocou dvoch fosfátových skupín. Skladá sa z kruhu tvoreného fosfátom, ribózou, fosfátom a ribózou, pričom na každú ribózu je naviazaná báza guanín.

Význam

[upraviť | upraviť zdroj]

Kontakt s povrchmi vedie k zvýšeniu hladiny c-di-GMP, čo vedie k zvýšeniu transkripcie, translácie a posttranslácie exopolysacharidov (EPS) a iných extracelulárnych polymérnych zložiek matrice.[4] U baktérií sú niektoré signály komunikované pomocou syntézy či rozkladu cyklického di-GMP. Cyklický di-GMP je syntetizovaný bielkovinami, ktoré majú diguanylátcyklázovú aktivitu. Tieto proteíny bežne obsahujú charakteristický GGDEF motív, ktorý označuje zachovávanú sekvenciu piatich aminokyselín. Rozklad cyklického diGMP je ovplyvnený bielkovinami, ktoré vykazujú fosfodiesterázovú aktivitu. Tieto bielkoviny majú EAL alebo HD-GYP aminokyselinové motívy. Medzi procesy, o ktorých je známe, že sú regulované cyklickým di-GMP, aspoň u niektorých organizmov, patrí tvorba biofilmu,[4] motilita (obzvlášť zmena z pohyblivých organizmov na stacionárne organizmy a naopak)[4] a tvorba virulentných faktorov.

Hladina cyklického di-GMP je regulovaný rôznymi mechanizmami. Mnohé proteíny s GGDEF, EAL alebo HD-GYP doménami majú i iné domény, ktoré sú schopné prijať signál, napríklad PAS domény. Predpokladá sa, že enzýmy, ktoré rozkladajú alebo syntetizujú cyklický di-GMP, sú lokalizované na konkrétne oblasti v bunkách, kde ovplvyňujú prijímače v obmedzenom priestore.[1] U Gluconacetobacter xylinus stimuluje c-di-GMP polymerizáciu glukózy na celulózu, pretože c-di-GMP je alosterický aktivátor celulózasyntázy s vysokou afinitou.[3] Niektoré diguanylátcyklázy sú alostericky inhibované cyklickým di-GMP.

Hladina cyklického di-GMP potom reguluje ostatné procesy pomocou rôznych mechanizmov. Ako je popísané vyššie, u Gluconacetobacter xylinus je celulózasyntáza alostericky aktivovaná pomocou ckylického di-GMP, čo ukazuje schopnosť regulácie enzýmovej aktivity. Bolo ukázané, že PilZ doména viaže cyklický di-GMP, a predpokladá sa, že sa účastní regulácie závislej na cyklickom di-GMP, ale nie je známy žiadny mechanizmus. Nedávne štruktúrne štúdie PilZ domén dvoch bakteriálnych druhov ukázali, že PilZ doména drasticky mení svoju konformáciu po naviazané cyklického di-GMP.[5][6] To vedie k záveru, že konformačná zmena PilZ domény umožňuje reguláciu aktivity cieľových bielkovín (napríklad celulózasyntázy) pomocou cyklického di-GMP. Riboswitche, konkrétne cyklický di-GMP-I riboswitch a cyklický di-GMP-II riboswitch, regulujú expresiu génov ako odpoveď na koncentráciu cyklického di-GMP v rôznych baktériách, ale nie u všetkých baktérií, u ktorých je známe, že využívajú cyklický di-GMP.

Medzi baktérie, ktoré používajú cyklický di-GMP, patria Caulobacter crescentus, Pseudomonas aeruginosa, Komagataeibacter xylinus/Gluconobacter xylinus, Myxococcus xanthus, Bdellovibrio bacteriovorus a Pseudomonas fluorescens.[4]

Referencie

[upraviť | upraviť zdroj]
  1. ↑ a b Roles of cyclic diguanylate in the regulation of bacterial pathogenesis. Annual Review of Microbiology, 2007, s. 131–148. DOI: 10.1146/annurev.micro.61.080706.093426. PMID 17480182.
  2. ↑ The prokaryote messenger c-di-GMP triggers stalk cell differentiation in Dictyostelium. Nature, August 2012, s. 680–683. DOI: 10.1038/nature11313. PMID 22864416.
  3. ↑ a b Regulation of cellulose synthesis in Acetobacter xylinum by cyclic diguanylic acid. Nature, 1987, s. 279–281. DOI: 10.1038/325279a0. PMID 18990795.
  4. ↑ a b c d Surface Sensing and Adaptation in Bacteria. Annual Review of Microbiology (Annual Reviews), September 2020, s. 735–760. DOI: 10.1146/annurev-micro-012120-063427. PMID 32905753.
  5. ↑ The structural basis of cyclic diguanylate signal transduction by PilZ domains. The EMBO Journal (European Molecular Biology Organization), December 2007, s. 5153–5166. DOI: 10.1038/sj.emboj.7601918. PMID 18034161.
  6. ↑ Structure of PP4397 reveals the molecular basis for different c-di-GMP binding modes by Pilz domain proteins. Journal of Molecular Biology, April 2010, s. 97–110. DOI: 10.1016/j.jmb.2010.03.007. PMID 20226196.

Pozri aj

[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj

[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Cyclic di-GMP na anglickej Wikipédii.