Endotoxin Lipopolysaccharide

Annual Review of Biochemistry - Tập 71 Số 1 - Trang 635-700 - 2002
Christian R.H. Raetz1,2, Chris Whitfield1,2
1Department of Biochemistry, Duke University Medical Center, Durham, North Carolina 27710.
2Department of Microbiology, University of Guelph, Guelph, Ontario, N1G 2W1, Canada

Tóm tắt

▪ Tóm tắt Lipopolysaccharides (LPS) của vi khuẩn thường bao gồm một phân đoạn kị nước được biết đến là lipid A (hoặc nội độc tố), một oligosaccharide "lõi" không lặp lại, và một polysaccharide xa hơn (hoặc O-antigen). Dữ liệu bộ gen gần đây đã tạo điều kiện cho việc nghiên cứu sự lắp ráp LPS ở nhiều vi khuẩn Gram âm khác nhau, nhiều trong số đó là mầm bệnh ở người hoặc thực vật, và đã xác định được tầm quan trọng của chuyển gen ngang trong việc tạo ra sự đa dạng cấu trúc của O-antigens. Nhiều enzyme của quá trình sinh tổng hợp lipid A như LpxC đã được xác nhận là các mục tiêu cho phát triển thuốc kháng sinh mới. Các gene chính cho sinh tổng hợp lipid A rất ngạc nhiên cũng đã được tìm thấy trong các loài thực vật bậc cao, cho thấy sự tồn tại có thể có của các phân tử giống lipid A ở sinh vật nhân chuẩn. Quan trọng nhất là sự nhận dạng protein màng tế bào TLR4 là receptor tín hiệu lipid A của tế bào động vật. TLR4 thuộc một họ các receptor miễn dịch bẩm sinh sở hữu vùng ngoại bào lớn của các đoạn lặp lại giàu leucine, một đoạn màng đơn, và một khu vực tín hiệu tế bào chất nhỏ hơn tham gia vào protein thích ứng MyD88. Sự mở rộng kiến thức về tính đặc hiệu của TLR4 và các con đường tín hiệu hậu kỳ của nó có thể cung cấp các cơ hội mới để ức chế viêm liên quan đến nhiễm trùng.

Từ khóa

#Lipopolysaccharides #lipid A #O-antigen #Gram-negative bacteria #lateral gene transfer #antibiotic development #TLR4 #innate immunity #inflammation #pathogen.

Tài liệu tham khảo

10.1146/annurev.bi.59.070190.001021

Raetz CRH. 1996. InEscherichia coliandSalmonella. Cellular and Molecular Biology, ed. FC Niedhardt, pp. 1035–63. Washington, DC: Am. Soc. Microbiol.

10.1096/fasebj.8.2.8119492

Zähringer U, Lindner B, Rietschel ET. 1999. See Ref.5, pp. 93–114

Brade H, 1999, Endotoxin in Health and Disease.

Galloway SM, 1990, J. Biol. Chem., 265, 6394, 10.1016/S0021-9258(19)39339-1

Schnaitman CA, 1993, Microbiol. Rev., 57, 655, 10.1128/mr.57.3.655-682.1993

10.1111/j.1432-1033.1997.00716.x

10.1016/S0966-842X(97)82912-5

10.1016/S0966-842X(00)88917-9

10.1046/j.1365-2958.1997.2571614.x

10.1038/35021228

10.1056/NEJM200008033430506

10.1126/science.282.5396.2085

Hoshino K, 1999, J. Immunol., 162, 3749, 10.4049/jimmunol.162.7.3749

10.1146/annurev.bi.57.070188.002445

10.1182/blood.V77.8.1627.1627

Drake TA, 1993, Am. J. Pathol., 142, 1458

10.1097/00024382-199604000-00007

10.1056/NEJM199305203282008

10.1016/S0167-4838(99)00266-6

10.1128/CMR.13.1.144-166.2000

10.1056/NEJM200103083441001

10.1111/j.1432-1033.1985.tb08798.x

Loppnow H, 1989, J. Immunol., 142, 3229, 10.4049/jimmunol.142.9.3229

Golenbock DT, 1991, J. Biol. Chem., 266, 19490, 10.1016/S0021-9258(18)55023-7

10.1179/096805101101532675

10.1074/jbc.274.16.10689

10.1084/jem.189.4.615

10.1084/jem.164.3.777

10.1016/S0952-7915(99)80004-1

10.1038/41131

10.1126/science.2402637

10.1126/science.1698311

10.1084/jem.189.11.1777

10.1016/0092-8674(85)90274-0

10.1016/0092-8674(88)90516-8

10.1016/S0952-7915(99)00045-X

10.1073/pnas.95.2.588

10.1074/jbc.274.47.33419

10.4049/jimmunol.166.1.15

10.1038/35099560

10.1038/35074106

10.1038/35047123

10.1074/jbc.270.23.13757

10.1038/35047056

10.1128/jb.175.18.5745-5753.1993

10.1016/S0966-842X(98)01230-X

Anderson MS, 1987, J. Biol. Chem., 262, 5159, 10.1016/S0021-9258(18)61169-X

Anderson MS, 1993, J. Biol. Chem., 268, 19858, 10.1016/S0021-9258(19)36592-5

10.1126/science.270.5238.997

10.1111/j.1574-6968.1992.tb05471.x

10.1021/bi962522q

10.1021/bi002503n

10.1074/jbc.273.49.32369

10.1074/jbc.274.38.27047

Dotson GD, 1998, J. Bacteriol., 180, 330, 10.1128/JB.180.2.330-337.1998

10.1074/jbc.M101868200

10.1021/bi00406a017

10.1074/jbc.270.51.30384

10.1074/jbc.271.42.25898

10.1021/bi982339s

10.1021/bi001872g

10.1126/science.274.5289.980

10.1074/jbc.275.15.11002

Kelly TM, 1993, J. Biol. Chem., 268, 19866, 10.1016/S0021-9258(19)36593-7

Babinski KJ, 1998, FASEB J., 12, A1288

Bulawa CE, 1984, J. Biol. Chem., 259, 4846, 10.1016/S0021-9258(17)42923-1

Ray BL, 1984, J. Biol. Chem., 259, 4852, 10.1016/S0021-9258(17)42924-3

10.1128/jb.168.1.152-159.1986

10.1128/jb.169.12.5727-5734.1987

Radika K, 1988, J. Biol. Chem., 263, 14859, 10.1016/S0021-9258(18)68118-9

Ray BL, 1987, J. Biol. Chem., 262, 1122, 10.1016/S0021-9258(19)75759-7

10.1074/jbc.272.35.21855

10.1074/jbc.273.20.12457

10.1111/j.1365-2958.1993.tb01098.x

10.1111/j.1365-2958.1996.tb02642.x

10.1074/jbc.273.20.12466

10.1074/jbc.C100091200

Raetz CRH, 1985, J. Biol. Chem., 260, 16080, 10.1016/S0021-9258(17)36204-X

10.1172/JCI8541

10.1073/pnas.040565397

Clementz T, 1991, J. Biol. Chem., 266, 9687, 10.1016/S0021-9258(18)92875-9

10.1074/jbc.272.26.16555

Belunis CJ, 1992, J. Biol. Chem., 267, 18702, 10.1016/S0021-9258(19)37018-8

Brozek KA, 1990, J. Biol. Chem., 265, 15410, 10.1016/S0021-9258(18)55412-0

10.1074/jbc.271.20.12095

10.1074/jbc.272.16.10353

10.1128/jb.176.22.6944-6951.1994

10.1111/j.1365-2958.1991.tb02159.x

10.1128/jb.174.3.702-710.1992

10.1172/JCI118423

10.1046/j.1365-2958.1998.00952.x

10.1038/5205

10.1128/JB.183.19.5554-5561.2001

10.1128/IAI.69.10.5981-5990.2001

10.1074/jbc.274.14.9677

10.1074/jbc.274.26.18503

10.1126/science.276.5310.250

10.1046/j.1365-2958.1998.00757.x

10.1111/j.1365-2958.1994.tb00329.x

10.1111/j.1365-2958.1995.tb02299.x

10.1074/jbc.M106962200

10.1016/S0092-8674(00)81750-X

10.1128/JB.182.14.4077-4086.2000

10.1093/emboj/19.19.5071

10.1146/annurev.med.52.1.259

10.1128/JB.183.6.1835-1842.2001

Brozek KA, 1987, J. Biol. Chem., 262, 5170, 10.1016/S0021-9258(18)61170-6

10.1128/IAI.69.7.4276-4286.2001

10.1126/science.286.5444.1561

10.1074/jbc.M005779200

10.1074/jbc.M010730200

10.1074/jbc.M106960200

10.1074/jbc.M009019200

Hasin M, 1982, J. Biol. Chem., 257, 12475, 10.1016/S0021-9258(18)33532-4

10.1074/jbc.M106961200

10.1074/jbc.M109377200

10.1128/IAI.68.11.6139-6146.2000

Raetz CRH, 1990, J. Biol. Chem., 265, 1235, 10.1016/S0021-9258(19)40001-X

10.1096/fasebj.9.13.7557021

10.1126/science.293.5536.1793

10.1016/S1388-1981(00)00053-6

10.1093/embo-reports/kvd075

10.1016/0092-8674(93)90380-9

10.1074/jbc.R100035200

10.1038/32831

10.1074/jbc.275.15.11222

10.1128/AAC.37.11.2255

10.1126/science.282.5397.2215

10.1016/S0969-2126(00)00143-X

10.1074/jbc.274.8.5114

10.1002/9780470123034.ch1

10.1021/bi00441a022

10.1038/33046

10.1086/317647

10.1093/emboj/20.24.6937

Gotschlich EC, 1981, J. Biol. Chem., 256, 8915, 10.1016/S0021-9258(19)52486-3

10.1128/jb.176.2.284-290.1994

10.1038/20601

10.1139/m81-111

10.1126/science.286.5444.1571

10.1038/37551

10.1126/science.281.5375.375

Takayama K, 1987, Infect. Immun., 55, 2311, 10.1128/iai.55.9.2311-2313.1987

10.1016/S0966-842X(01)02079-0

10.1073/pnas.081077598

Vinh T, 1986, J. Gen. Microbiol., 132, 103

10.1038/86354

10.1111/j.1432-1033.1991.tb16069.x

Bhat UR, 1994, J. Biol. Chem., 269, 14402, 10.1016/S0021-9258(17)36637-1

Que NLS, 2000, J. Biol. Chem., 275, 28006, 10.1074/jbc.M004008200

Que NLS, 2000, J. Biol. Chem., 275, 28017, 10.1074/jbc.M004009200

10.1128/jb.176.15.4646-4655.1994

10.1073/pnas.92.16.7352

10.1074/jbc.271.50.32119

10.1074/jbc.271.50.32112

10.1074/jbc.271.50.32119

10.1093/glycob/10.2.177

Karbarz MJ, 2000, Glycobiology, 10, 179

10.1128/jb.173.11.3591-3596.1991

Goldman RC, 1988, J. Biol. Chem., 263, 5217, 10.1016/S0021-9258(18)60702-1

10.1016/0005-2760(79)90194-2

10.1016/0003-9861(92)90289-9

10.1111/j.1574-6968.1988.tb02740.x

Sweet CR, 2001, FASEB J., 15, A194

10.1007/s002390010101

10.1016/0005-2760(91)90294-R

10.1016/S0092-8674(00)80357-8

10.1378/chest.110.1.263

Holst O. 1999. See Ref.5, pp. 305–30

Hood DW, Moxon ER. 1999. See Ref.5, pp. 179–94

Giardina PC, Preston A, Gibson B, Apicella MA. 1999. See Ref.5, pp. 55–65

Griffiss JM, Schneider H. 1999. See Ref.5, pp. 179–94

10.1016/S0065-2318(01)57016-X

10.1074/jbc.273.41.26432

10.1074/jbc.273.5.2747

10.1128/IAI.68.3.1116-1124.2000

10.1099/13500872-140-5-1119

10.1093/infdis/166.5.1051

10.1016/S0928-8244(99)00007-3

10.1046/j.1432-1327.2001.02047.x

10.1016/S0008-6215(01)00216-6

Trautmann M, 1997, Clin. Diagn. Lab. Immunol., 4, 550, 10.1128/cdli.4.5.550-555.1997

Di Padova FE, 1993, Infect. Immun., 61, 3863, 10.1128/iai.61.9.3863-3872.1993

Di Padova FE, 1994, Prog. Clin. Biol. Res., 388, 85

10.1128/IAI.68.11.6202-6208.2000

10.1016/S0168-6445(97)00059-4

10.1099/0022-1317-50-4-345

Nikaido H, 1985, Microbiol. Rev., 49, 1, 10.1128/mr.49.1.1-32.1985

10.1128/jb.174.8.2525-2538.1992

Bauer ME, 1997, Infect. Immun., 65, 2218, 10.1128/iai.65.6.2218-2224.1997

10.1111/j.1365-2958.1993.tb00948.x

10.1146/annurev.micro.54.1.49

10.1128/IAI.68.8.4485-4491.2000

10.1074/jbc.273.41.26310

10.1128/JB.182.19.5620-5623.2000

10.1046/j.1365-2958.2000.01741.x

10.1074/jbc.M107803200

10.1046/j.1432-1327.1999.00299.x

10.1016/0378-1097(94)90341-7

Straus DC, 1987, Infect. Immun., 55, 44, 10.1128/iai.55.1.44-48.1987

Straus DC, 1985, Infect. Immun., 50, 787, 10.1128/iai.50.3.787-795.1985

10.1016/S0014-5793(00)01720-8

Allen AG, 1998, J. Bacteriol., 180, 35, 10.1128/JB.180.1.35-40.1998

10.1046/j.1365-2958.1998.01063.x

10.1128/JB.183.12.3564-3573.2001

10.1046/j.1365-2958.1997.6432014.x

Marolda CL, 1998, J. Bacteriol., 180, 3070, 10.1128/JB.180.12.3070-3079.1998

10.1074/jbc.274.38.27105

Kontrohr T, 1981, J. Biol. Chem., 256, 7715, 10.1016/S0021-9258(18)43331-5

Kocsis B, 1984, J. Biol. Chem., 259, 11858, 10.1016/S0021-9258(20)71290-1

10.1002/1521-3773(20001117)39:22<4150::AID-ANIE4150>3.0.CO;2-A

10.1046/j.1432-1327.2000.01754.x

10.1074/jbc.273.5.2799

10.1073/pnas.68.8.1673

10.1074/jbc.271.7.3608

10.1128/jb.178.11.3339-3341.1996

10.1128/JB.182.2.488-497.2000

10.1128/JB.184.2.363-369.2002

10.1074/jbc.M100378200

Coleman WG, 1983, J. Biol. Chem., 258, 1985, 10.1016/S0021-9258(18)33085-0

10.1016/S0969-2126(00)00128-3

10.1074/jbc.M008255200

10.1074/jbc.274.44.31391

10.1074/jbc.M005204200

Creeger ES, 1979, J. Biol. Chem., 254, 804, 10.1016/S0021-9258(17)37876-6

10.1042/bj3260929u

10.1038/84168

10.1128/jb.177.6.1419-1424.1995

10.1104/pp.125.2.527

10.1016/S0959-440X(00)00124-X

10.1074/jbc.273.45.29497

10.1074/jbc.273.15.8849

10.1128/jb.174.22.7297-7307.1992

10.1128/jb.173.22.7151-7163.1991

10.1046/j.1432-1327.2000.01156.x

10.1099/00221287-146-11-2803

10.1099/00221287-146-10-2509

10.1074/jbc.273.12.7006

10.1002/(SICI)1096-9888(199906)34:6<622::AID-JMS814>3.3.CO;2-M

10.1074/jbc.273.7.3817

10.1111/j.1432-1033.1982.tb07027.x

10.1128/jb.178.23.6677-6684.1996

10.1128/jb.178.5.1265-1273.1996

10.1073/pnas.95.18.10872

10.1016/S0008-6215(98)00012-3

10.1093/glycob/11.8.703

10.1074/jbc.271.45.28271

10.1111/j.1432-1033.1997.t01-1-00187.x

10.1074/jbc.271.32.19166

10.1080/10408419891294216

10.1084/jem.183.1.323

10.1128/jb.179.3.982-986.1997

10.1128/jb.177.24.7275-7279.1995

10.1128/IAI.68.10.5928-5932.2000

10.1046/j.1365-2958.1999.01268.x

10.1046/j.1365-2958.2000.02020.x

10.1074/jbc.M108452200

10.1111/j.1365-2958.1996.tb02498.x

10.1016/0092-8674(89)90011-1

Weiser JN, 1997, Infect. Immun., 65, 943, 10.1128/iai.65.3.943-950.1997

10.1111/j.1365-2958.1991.tb01874.x

10.1093/infdis/165-Supplement_1-S90

10.1074/jbc.M011293200

Knirel YA, 1994, Biochemistry (Moscow), 59, 1325

Jansson P-E. 1999. See Ref.5, pp. 155–78

10.1016/0378-1097(88)90002-X

10.1046/j.1365-2958.1999.01276.x

Mäkelä PH, Stocker BAD. 1984. InHandbook of Endotoxin, ed. ET Rietschel, pp. 59–137. Amsterdam: Elsevier

10.1016/S0769-2609(85)80042-9

10.1111/j.1365-2958.1994.tb00325.x

Rocchetta HL, 1999, Microbiol. Mol. Biol. Rev., 63, 523, 10.1128/MMBR.63.3.523-553.1999

Burns SM, 1998, Infect. Immun., 66, 4244, 10.1128/IAI.66.9.4244-4253.1998

10.1146/annurev.mi.42.100188.001221

Weiss J, 1986, Infect. Immun., 51, 594, 10.1128/iai.51.2.594-599.1986

10.1128/IAI.69.1.435-445.2001

10.1046/j.1365-2958.1997.2541625.x

Sandlin RC, 1995, Infect. Immun., 63, 229, 10.1128/iai.63.1.229-237.1995

10.1111/j.1365-2958.1996.tb02656.x

10.1016/0882-4010(91)90068-L

10.1016/0966-842X(93)90130-J

10.1128/jb.173.2.649-654.1991

10.1099/13500872-140-1-49

10.1111/j.1432-1033.1993.tb17919.x

10.1128/jb.176.13.4133-4143.1994

Neuhard J, 1976, J. Bacteriol., 126, 999, 10.1128/jb.126.2.999-1001.1976

10.1016/0076-6879(72)28085-5

10.1128/jb.178.9.2598-2604.1996

Meier-Dieter U, 1992, J. Biol. Chem., 267, 746, 10.1016/S0021-9258(18)48347-0

10.1128/jb.176.22.7079-7084.1994

10.1111/j.1365-2958.1993.tb01700.x

10.1046/j.1365-2958.1997.5631930.x

10.1046/j.1365-2958.1997.1871558.x

10.1046/j.1365-2958.1998.00871.x

10.1016/S0065-2911(08)60099-5

10.1128/jb.175.11.3408-3413.1993

10.1128/jb.178.7.2102-2107.1996

10.1074/jbc.274.49.35129

Helenius J, 2002, Nature.

10.1016/0378-1119(94)00918-I

10.1128/jb.176.14.4348-4356.1994

Amer AO, 2002, Microbiology.

10.1016/0006-291X(67)90314-2

10.1126/science.158.3808.1536

10.1128/jb.173.8.2521-2529.1991

Jann K, Jann B. 1984. InHandbook of Endotoxin, ed. ET Rietschel, pp. 138–86. Amsterdam: Elsevier

10.1128/jb.176.3.733-747.1994

10.1046/j.1365-2958.1998.00884.x

10.1099/00221287-145-9-2443

10.1128/jb.173.18.5699-5704.1991

10.1099/00221287-146-1-1

10.1111/j.1365-2958.1993.tb01163.x

10.1128/jb.177.4.1059-1068.1995

10.1016/0378-1097(94)00485-A

10.1046/j.1365-2958.1999.01591.x

10.1128/jb.179.7.2421-2425.1997

Franco AV, 1998, J. Bacteriol., 180, 2670, 10.1128/JB.180.10.2670-2675.1998

10.1128/jb.176.10.2877-2884.1994

10.1128/jb.177.8.2178-2187.1995

10.1128/jb.177.19.5411-5418.1995

10.1128/JB.183.11.3318-3327.2001

10.1111/j.1432-1033.1982.tb06851.x

10.1128/JB.182.9.2567-2573.2000

10.1046/j.1365-2958.1998.00765.x

10.1111/j.1365-2958.1993.tb01692.x

10.1111/j.1365-2958.1994.tb02185.x

10.1128/jb.179.15.4713-4724.1997

10.1002/pro.5560011012

10.1046/j.1365-2958.1996.6461357.x

10.1046/j.1365-2958.2000.01980.x

10.1073/pnas.92.12.5754

10.1016/S0008-6215(00)90412-9

10.1016/0008-6215(94)84231-0

10.1073/pnas.89.7.2566

Preston A, 1999, Infect. Immun., 67, 3763, 10.1128/IAI.67.8.3763-3767.1999

10.1046/j.1432-1327.2000.01835.x

10.1007/s000180050461

10.1074/jbc.M002613200

10.1074/jbc.275.6.3907

10.1074/jbc.274.37.26557

10.1074/jbc.M106481200

10.1074/jbc.271.45.28581

10.1128/jb.177.18.5247-5253.1995

Keenleyside WJ, 2000, J. Bacteriol., 182, 77

10.1074/jbc.M002276200

10.1016/S0959-440X(99)00006-8

10.1128/jb.178.20.5904-5909.1996

10.1111/j.1365-2958.1991.tb01827.x

10.1046/j.1365-2958.2001.02311.x

Clarke AJ, Strating H, Blackburn NT. 2000. InGlycomicrobiology, ed. RJ Doyle, pp. 187–224. New York: Kluwer

Takeshita M, 1971, J. Biol. Chem., 246, 3920, 10.1016/S0021-9258(18)62121-0

Nikaido K, 1971, J. Biol. Chem., 246, 3912, 10.1016/S0021-9258(18)62120-9

Nikaido H, 1971, J. Biol. Chem., 246, 3902, 10.1016/S0021-9258(18)62119-2

Wright A, 1971, J. Bacteriol., 105, 927, 10.1128/jb.105.3.927-936.1971

10.1111/j.1432-1033.1979.tb04244.x

10.1016/S0966-842X(99)01646-7

10.1099/13500872-145-5-1263

10.1046/j.1365-2958.1997.6301997.x

10.1016/0022-2836(67)90361-0

10.1016/0022-2836(69)90040-0

10.1128/jb.173.4.1420-1431.1991

10.1128/jb.174.15.4913-4919.1992

10.1006/abio.1996.0002

10.1177/096805199500200208

10.1111/j.1365-2958.1993.tb00933.x

10.1016/0008-6215(93)84231-T

10.1016/0008-6215(92)85028-X

10.1128/jb.174.14.4614-4621.1992

10.1128/jb.178.17.5205-5214.1996

Osborn MJ, 1980, J. Biol. Chem., 255, 4246, 10.1016/S0021-9258(19)85659-4

10.1111/j.1432-1033.1973.tb02861.x

Kulpa CF, 1976, J. Bacteriol., 126, 467, 10.1128/jb.126.1.467-477.1976

10.1111/j.1365-2958.1990.tb00640.x

10.1016/1047-8477(91)90052-X

10.1046/j.1365-2958.2001.02403.x

10.1046/j.1365-2958.2000.02094.x

10.1126/science.277.5331.1453

10.1016/S1369-5274(99)00046-6

10.1016/S0898-6568(00)00149-2

10.1126/science.7701344

10.1093/embo-reports/kve155

10.1074/jbc.275.18.13542

10.1099/13500872-145-2-367

10.1038/nsb1101-920

10.1046/j.1432-1327.1999.00280.x

10.1074/jbc.273.12.7006

10.1046/j.1432-1327.1998.2540626.x