Gli acidi teicoici sono glucopolimeri polianionici che fanno parte della parete cellulare dei batteri Gram negativi. I monomeri costituenti di questi acidi sono i polialcoli glicerolo e ribitolo, che sono legati tramite legami fosfodiestere.
Sono stati classificati in acidi teicoici e acidi lipoliticoici in base alla loro composizione e posizione nella cellula batterica. I primi interagiscono con il peptidoglicano presente nella parete cellulare, mentre i secondi si ancorano al doppio strato lipidico grazie alla sua associazione con i lipidi.
Struttura chimica dell'acido teicoico. Di Cvf-ps, da Wikimedia Commons.
Molte sono le funzioni che sono state attribuite a questi polimeri, tra cui quella di fornire rigidità alla parete e fornire un'alta densità di carica negativa. Quest'ultimo può aiutare ad accelerare molti processi fisiologici come una maggiore mobilizzazione di ioni bivalenti come il magnesio.
Struttura
Gli acidi teicoici sono polimeri di un poliolo, che potrebbe essere glicerolo o rubitolo.
Questi tipi di polimeri sono chiamati glicopolimeri polianionici a causa della loro ricchezza in gruppi caricati negativamente. In essi, i monomeri del poliolo sono legati tramite legami fosfodiestere e associati con esteri di alanina e gruppi glicosilici.
Distribuzione
Parete cellulare di batteri Gram positivi. Di Franciscosp2, da Wikimedia Commons.
Questi acidi sono stati descritti come costituenti importanti della parete cellulare dei batteri gram-positivi, caratterizzati dall'avere uno spesso strato di peptidoglicano.
Il peptidoglicano è un polimero costituito da acido N-acetil muramico e molecole di N-acetilglucosamina. Gli acidi teicoici sono legati in modo covalente a ciascun residuo di acido N-acetil muramico, conferendo alla parete un'elevata densità di carica negativa.
Inoltre, è stato scoperto che alcuni acidi teicoici possono legarsi ad alcuni lipidi presenti nelle membrane plasmatiche nei batteri. Il prodotto di questa unione è stato chiamato acido lipoteicoico.
A questo punto, è importante ricordare che i diversi generi e le specie esistenti di batteri grandi positivi differiscono per il tipo di acidi teicoici associati alle loro pareti e membrane.
Pertanto, questi ultimi sono stati utilizzati come marker utili per la classificazione sierologica e l'identificazione di generi e specie di batteri Gram positivi.
Storia
Gli studi sulla funzione dei polialcoli citidina difosfato-glicerolo e citidina difosfatoribitolo (costituenti degli acidi teicoici) hanno permesso di rilevare per la prima volta questi acidi nella membrana dei batteri Gram positivi nel 1958.
Infatti, l'isolamento di questi polialcoli ha permesso di dimostrare che sia il ribitolo fosfato che il glicerolo fosfato stanno formando polimeri. Questi sono stati chiamati acidi teichoic dal greco "teichos" che significa muro.
Questa designazione generale degli acidi teicoici ha subito modifiche quando sono state scoperte variazioni strutturali in questi polimeri e distinte posizioni subcellulari.
In primo luogo, i termini acidi teicoici poliribitolfosfato e acidi teicoici poliglicerolfosfati sono stati usati per riferirsi al tipo di alcol che componeva il polimero.
Tuttavia, poiché i polimeri di poliglicerolfosfato sono stati trovati associati a membrane di batteri senza pareti cellulari, sono stati chiamati acidi teicoici di membrana.
Diversi anni dopo, quando furono rilevati complessi anfifilici di acidi teichoici legati in modo covalente ai glicolipidi di membrana, emerse il nome acidi lipoteicoici.
Ora, al momento, persistono due nomi finali: acidi teicoici e acidi lipoteicoici. Il primo si riferisce a quelli che interagiscono con il peptidoglicano presente nelle pareti batteriche e il secondo si riferisce a quelli che si ancorano alla membrana plasmatica attraverso interazioni idrofobiche.
Caratteristiche
Gli acidi teicoici che sono stati descritti come importanti costituenti della parete cellulare dei batteri Gram positivi svolgono numerose funzioni a questo livello.
Oltre a conferire alla parete un maggiore supporto strutturale, le conferiscono un'elevata densità di carica negativa. Quest'ultima caratteristica conferisce a questi batteri la capacità di:
- Aumenta la capacità di aderire ai supporti. Questo grazie alla creazione di interazioni elettrostatiche tra i gruppi di polialcoli caricati negativamente e i residui caricati positivamente presenti nelle molecole extracellulari.
- Facilitare e controllare la mobilizzazione dei cationi bivalenti come il magnesio, che per la loro carica positiva vengono attratti più fortemente verso il muro.
Un'altra funzione attribuita agli acidi teicoici è quella di fornire tolleranza allo stress da calore e allo stress osmotico. Ciò è dovuto al fatto che si è visto che i batteri privi di acidi teicoici non possono resistere alle alte temperature o crescere in ambienti molto salini.
Inoltre, sembra che gli acidi teicoici da soli o in combinazione con il peptidoglicano funzionino come attivatori della risposta immunitaria. Cioè, agiscono come immunogeni.
Acidi teicoici da parete in
Lo Staphylococcus aureus è un batterio Gram positivo distribuito in tutto il mondo, responsabile di un'ampia varietà di malattie della pelle, respiratorie e del sangue.
Gli acidi teicoici associati alla parete di questo batterio gli conferiscono proprietà che gli consentono di aumentarne la patogenicità.
Alcune di queste proprietà sono:
- L'elevata capacità di adesione alle cellule epiteliali e mucose dell'organismo che infettano, consentendo una rapida ed efficace invasione.
- Resistenza all'azione degli antibiotici β-lattamici come la penicillina.
- Aumento dell'acquisizione di geni di resistenza mediante trasferimento orizzontale.
D'altra parte, è importante notare che nello stesso modo in cui aumentano la patogenicità, sono altamente immunogenici. Cioè, sono in grado di attivare rapidamente la risposta immunitaria dell'ospite che infettano.
In questo senso:
- Stimolano la rapida produzione di anticorpi.
- Attivano il complemento e favoriscono la rapida migrazione delle cellule del sistema immunitario alla fonte dell'infezione.
Infine, è importante menzionare che la glicosilazione di questi acidi teicoici costituisce anche un fattore determinante delle interazioni patogeno-ospite.
Riferimenti
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- Struttura chimica dell'acido teicoico. Di Cvf-ps, da Wikimedia Commons.