GlcNAc中几个重要的角色在细胞表面的真菌。一个关键的角色是在细胞壁的形成,最里面的一层是由甲壳素、聚合物 β- (1,4)GlcNAc有关。GlcNAc也是很重要的细胞表面蛋白的改性。N-linked多糖链的一部分,被添加到糖化蛋白质和是一个构建块的合成GPI-anchors保持特定的蛋白质的质膜。UDP-GlcNAc的衬底(供体糖)几丁质合成,N-linked聚糖,GPI锚,一个重要的代谢物的合成是严格控制的。N-linked糖基化和GPI锚不可能来源的外生GlcNAc信号,由于N-linked聚糖相对稳定在细胞表面和GlcNAc脱去乙酰基的合成GPI锚。相比之下,甲壳素迅速翻在细胞壁发生重构,以允许新细胞生长的扩张。因此,甲壳素分解是最可能的GlcNAc源将被用于细胞信号。将在后面一节中进一步描述,这个外生GlcNAc为内部的和种间的交流提供了机会。

GlcNAc预计也将在多细胞生物的表面被丰富。如上所述的真菌,GlcNAc N-linked期间添加蛋白质糖基化,这是一个中间GPI-anchors的合成。然而,动物细胞的细胞外基质也包含各种不同的糖聚合物,其中也包含许多GlcNAc [ 12]。例如,hyaluranon GlcNAc和glucaronic酸的聚合物。广泛的糖聚合物层的细胞外基质进行重构,可以解放大量的外生GlcNAc细胞信号。

GlcNAc扮演各种各样的角色在细胞表面的细菌结构类似于真核细胞的角色,虽然有重大差异。GlcNAc是重要的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的细胞壁,它也形成古生菌的细胞壁的一部分。特别是,GlcNAc细胞壁肽聚糖是一个重要的组成部分,这是由糖包含交替残留的骨干 β- (1,4)GlcNAc和有关 N-acetylmuramic酸( 13]。三到五个氨基酸的肽链上 N-acetylmuramic酸是另一个链的肽链交联来创建一个刚性墙。中存在GlcNAc肽聚糖是特别感兴趣的,因为大量的营业额的细胞壁层在增长,这释放出大量的GlcNAc [ 13]。GlcNAc解放在细胞壁重构可以诱导细胞信号,还有监管机制来协调GlcNAc的回收与创建UDP-GlcNAc从头合成的糖。在细胞壁释放GlcNAc改造也提供了种间相互作用的机会,将在下面描述)。

UDP-GlcNAc也是一个前体的合成的脂质脂多糖(LPS)这是革兰氏阴性细菌的外膜的主要组成部分。有限合伙人也被称为人类炎症的一个重要的诱导物。合成的脂质包括转换的UDP-GlcNAc磷酸化葡萄糖胺二糖附带多个脂肪酸( 14]。有限合伙人似乎是稳定的外膜和不受的降解和回收周期,肽聚糖。在革兰氏阳性细菌GlcNAc也见于磷壁酸,这是一个组件的细胞壁 15]。

不同类型的GlcNAc聚合物,聚- β- (1,6)N-acetyl-D-glucosamine (PNAG),也呈现在细胞表面和被发现是重要的在各种各样的细菌生物膜的形成。在 大肠杆菌,然后部分de - PNAG PgaC产生的 NPgaB[乙酰化的 16]。部分de - N乙酰化PNAG被认为是相关的功能形式,删除 pgaB结果保留的全乙酰化聚合物在生物膜形成的周质和废止 16, 17]。没有报告表明是否GlcNAc PNAG调节生产或回收。

增加GlcNAc细胞外介质可以激活信号转导途径在各种酵母促进形态发生变化和基因调控。例如,GlcNAc诱发 白念珠菌( 18), 假丝酵母lusitaniae( 19),而 Yarrowia lipolytica( 20.]从出芽酵母细胞转而形成长丝状菌丝的或pseudohyphal细胞。GlcNAc也导致一些刺激的一种表观遗传开关 假丝酵母物种在接合型纯合子基因座生长在不同的细胞形态学这一过程称为白色不透明切换( 21]。GlcNAc诱导特定基因表达模式在菌丝的细胞和白色不透明细胞,其中大部分可能是间接诱导菌丝的或白色不透明的监管程序的一部分。然而,GlcNAc似乎也直接诱导基因的表达需要其分解代谢( 22]。

GlcNAc信号最好是研究人类真菌病原体 白念珠菌酵母,更常见的研究模型 酿酒酵母和 Schizzosaccharomyces非洲酒缺乏所需的基因异化GlcNAc,不显示的表型反应这糖。遗传分析 白念珠菌表明GlcNAc激活至少有两个途径。一个途径似乎激活信号,然后触发菌丝的形态发生和毒性因子的表达 22- - - - - - 24]。GlcNAc激活营地信号也诱发白色不透明切换( 21]。第二通路激活GlcNAc,独立的信号,导致增加表达的基因需要异化GlcNAc [ 22, 25, 26]。

最初的研究试图确定GlcNAc必须被 白念珠菌诱导菌丝的形态发生了相互矛盾的结论( 18, 27]。这些早期的研究的一个重要限制是缺乏遗传方法可用在这二倍体生物学习的时间。然而,最近发现的一个GlcNAc运输车(Ngt1) 白念珠菌允许新方法,提供了重要的新见解GlcNAc信号( 1]。Ngt1首次发现在蛋白质组学分析的质膜蛋白质从细胞诱导GlcNAc形成菌丝。的存在~ 12个跨膜域Ngt1建议相似转运蛋白的主要主持人总科。在一定程度上验证了该预测显示一个 ngt1Δ删除突变在GlcNAc吸收强烈受损。进一步证明了通过展示不同的表达 NGT1在 酿酒酵母授予占用GlcNAc的能力。这些实验利用这一事实 酿酒酵母缺少一个 NGT1直接同源,不占用GlcNAc效率。进一步的研究表明,Ngt1 GlcNAc具体;其他相关糖没有争夺的吸收³H-GlcNAc Ngt1 [ 1]。自 NGT1是第一个真核GlcNAc输送基因识别,也被证明是一个有用的新工具在其他生物研究GlcNAc的角色,比如允许GlcNAc类似物被 酿酒酵母( 28]。同时,同源基因现在可以确定在其他生物和有针对性的研究。例如,一个完整的基因序列RNAi研究 秀丽隐杆线虫发现表达的下降 NGT1在早期胚胎发生(同族体引起的缺陷 29日]。

的表型 白念珠菌ngt1Δ细胞提供支持的结论是,细胞内GlcNAc诱发信号 白念珠菌。虽然 ngt1Δ细胞强烈缺陷在GlcNAc吸收,他们仍然进口低水平的糖和增长缓慢的存在高水平的GlcNAc [ 1]。有人建议,可以采取GlcNAc效率低下的其他糖转运蛋白( 30.]。类似的结果观察到以前 酿酒酵母gal2突变体,缺乏半乳糖运输车( 31日]。的能力 ngt1Δ细胞吸收低水平的GlcNAc是有趣的,因为它与的能力有关 ngt1Δ突变细胞被刺激诱导菌丝的形态发生在GlcNAc的存在需要1000倍的水平高于诱导野生型( 1]。这表明Ngt1促进GlcNAc的吸收进细胞内,但没有Ngt1菌丝的感应可能发生如果细胞暴露于高水平的GlcNAc。这些数据表明,信号被激活一旦达到一定的阈值水平的细胞内GlcNAc。

细胞内的角色GlcNAc进一步定义为决定是否必须诱导代谢信号。外生GlcNAc被细胞可以进入合成代谢途径UDP-GlcNAc形式,也可以是异化和用于能量。GlcNAc分解代谢的作用是通过变异测试 DAC1和 NAG1基因编码的酶需要脱去乙酰基,然后脱氨基,GlcNAc-6-PO₄,导致其fructose-6-PO的转换₄(图 1)。有趣的是,GlcNAc仍然可以诱导的转录 NGT1和其他基因 nag1Δ和 dac1Δ突变体( 2]。然而,正如下面进一步讨论,GlcNAc抑制这些突变体的生长,所以他们不能检测菌丝的形态发生。合成的合成代谢途径UDP-GlcNAc至关重要,不能轻易被测试。因此,为了确定GlcNAc代谢诱导信号,细胞缺乏GlcNAc激酶基因, HXK1检查。GlcNAc被Hxk1创建GlcNAc-6-PO磷酸化₄继续通过合成或分解代谢的途径(图 1)。值得注意的是,一个 hxk1Δ突变体仍能应对GlcNAc诱导菌丝的形成和表达 NGT1( 2]。类似的结果三突变体缺乏这三个分解代谢的基因( hxk1Δnag1Δdac1Δ)。这些结果表明,GlcNAc新陈代谢不需要信号。

的能力 hxk1Δ和 hxk1Δnag1Δdac1Δ缺乏GlcNAc激酶突变体,应对GlcNAc接受菌丝的形态发生表明nonphosphorylated GlcNAc能够诱导 白念珠菌。传感GlcNAc nonphosphorylated形式的信号转导的重要优势。它允许细胞区分外生nonphosphorylated GlcNAc运入细胞,和GlcNAc-6-PO₄这是在细胞内合成新创(图 2)。GlcNAc合成涉及fructose-6-PO转换₄对glucosamine-6-PO₄然后GlcNAc-6-PO₄( 32]。自从nonphosphorylated GlcNAc不是由细胞合成,预计不会出现细胞,除非它被从一个外生来源。此外,检测nonphosphorylated GlcNAc预计也将允许细胞低水平的感觉GlcNAc导入细胞的高水平的内生GlcNAc-6-PO合成₄。大量的GlcNAc-6-PO₄由细胞合成用于N-linked糖基化,GPI锚和细胞壁几丁质。细胞的能力感觉nonphosphorylated GlcNAc也符合观察葡萄糖胺不诱导信号 白念珠菌,因为葡萄糖胺将转换为glucosamine-6-PO₄之前转换为GlcNAc-6-PO₄。的能力 白念珠菌感应细胞内nonphosphorylated GlcNAc因此代表了一个新颖的信号转导机制,也可能出现在其它生物中。

传感nonphosphorylated单糖并不是一个独特的策略。信号通路激活其他糖已报告感觉nonphosphorylated形式导入细胞( 33]。例如,半乳糖被 酿酒酵母细胞受乳糖凝集素- 3,然后促进Gal4转录因子的激活( 34]。同时,是常见的代谢产物直接调节细胞信号( 35]。

随后的通路激活GlcNAc不知道,正在接受调查。最近的一个报告表明,GlcNAc可能诱导氨基酸不足,这可能是信号产生响应的一部分形态切换到菌丝的形成( 36]。

GlcNAc诱发几种不同类型的基因,根据其他环境条件和细胞类型。这些基因可以区分他们是否需要一个功能阵营通路被GlcNAc诱导。为了更详细地描述这些基因集,cAMP-independent方式诱导的基因将被称为GlcNAc诱导。这组包括GlcNAc分解代谢所需的基因,以及一群基因半乳糖分解代谢,由GlcNAc co-induced某些不明的原因( 22]。另外两套基因是引起GlcNAc的方式需要一个功能阵营信号通路。一套包括诱导的基因在菌丝的形态发生和另一组包括诱导的基因在白色不透明切换、GlcNAc诱导的细胞中,交配类型为纯合子的轨迹 21]。这些后者类型的基因的诱导GlcNAc可能是因为营通路介导的间接影响。特定基因的诱导菌丝的或白色不透明转换还需要其他条件除了GlcNAc,如生长在特定的温度下(即。,37°C菌丝和室温的白色不透明切换)。

GlcNAc刺激 白念珠菌出芽细胞改变地貌成因的程序,而是与并行细胞壁形成长丝状细胞称为菌丝( 42]。最初的投影极化增长通常被称为生殖管。伸长,核复制发生,隔在两个原子核之间的生殖管形成。这种多细胞结构现在称为菌丝,在顶端的方式继续增长产生新细胞隔间。高度极化增长形成菌丝被认为是由特殊结构的顶端生长限制在一个狭窄的区域( 48, 49]。的能力 白念珠菌接受菌丝的形态发生被认为促进更激进的浸润性生长成组织( 50]。有趣的是,口头交付GlcNAc症状和真菌增加负担在口腔念珠菌病的小鼠模型 51]。目前尚不清楚什么调节细胞的形态学变化后开关从白色到透明的阶段,所以本节将只专注于菌丝的形态发生。

GlcNAc刺激菌丝的形态发生被认为在一定程度上依赖于上述转录变化( 42]。到目前为止,只有一个已知hyphal-induced基因已经强烈暗示在促进菌丝的形态发生。这个基因, HGC1编码一个细胞周期蛋白的蛋白质复合物和调节的活动Cdc28细胞周期蛋白依赖性激酶( 52]。下面将更详细地描述,Hgc1-Cdc28关键形态发生蛋白磷酸化改变他们的活动的方式促进极化菌丝的生长。Hgc1-Cdc28包括Rga2的基质蛋白是细胞极性的负调节控制Cdc42蛋白,Sec2蛋白调节的能力Sec4 Rab GTPase控制分泌囊泡极化形态发生的地点,和septin蛋白质功能形态发生和细胞分隔作用[ 53]。Hgc1-Cdc28也磷酸化转录因子Efg1改变其诱导相关基因的表达能力在细胞分隔作用有助于维持长丝状菌丝的细胞( 54]。有趣的是,过度的 HGC1不足以诱导出芽细胞接受过渡到菌丝的形态发生( 52]。这表明GlcNAc可能部分通过直接或间接激活Hgc1-Cdc28。

Rga2的磷酸化Hgc1-Cdc28阻止它负调节Cdc42在菌丝的技巧 53]。Cdc42是Rho-type鸟嘌呤核苷酸结合蛋白,当绑定到三磷酸鸟苷促进极化增长。在菌丝的生长,Cdc42本地化菌丝的顶端,它行为限制增长这个狭窄的区域。Rga2蛋白负调节的活动由充当GTPase激活Cdc42蛋白(GAP)三磷酸鸟苷绑定到Cdc42促进水解,从而维护Cdc42蛋白的状态。然而,磷酸化的Rga2 Hgc1-Cdc28阻止Rga2本地化菌丝的技巧( 53]。这被认为允许持续激活的Cdc42菌丝的技巧,调节高度极化增长形成丝状菌丝的细胞。

继续菌丝的生长需要的交付从高尔基体分泌囊泡的增长伴随着Cdc42。在运输途中从高尔基体分泌囊泡积聚在一个顶端机构称为Spitzenkorper,这似乎调解高度集中交付分泌囊泡的菌丝的提示( 49]。运输从高尔基体分泌囊泡的Spitzenkorper是由一个Rab家庭GTPase Sec4命名,由鸟嘌呤核苷酸交换因子激活(GEF) Sec2命名。Sec2有趣的是,分析表明,其本地化Spitzenkorper取决于细胞周期蛋白依赖性激酶磷酸化的Cdc28包裹着Hgc1或细胞周期蛋白[Ccn1 55]。未能本地化Sec2 Spitzenkorper阻止正常的菌丝的生长。

Septin蛋白质也受Hgc1-Cdc28激酶的磷酸化。GTP-binding septins是一个家庭的蛋白质也不同,因为他们形成细丝在真菌(质膜的皮层 56, 57]。septins最初发现他们的角色在出芽酵母细胞分隔作用,但是目前已知参与其他类型的极化形态发生包括菌丝的生长 白念珠菌( 58, 59]。Septin函数在菌丝的生长被磷酸化调节部分( 60]。Hgc1-Cdc28需要维护的磷酸化Cdc11 septin在Ser95菌丝的生长,这促进了持续极化形成细长的虫菌细胞的形态发生。Hgc1-Cdc28也会导致的磷酸化septin Sep7,被认为是防止激活的菌丝细胞的胞质分裂途径所以坚持作为丝状细胞的长链,而不是分离发生在增长的萌芽( 61年]。

额外的机制,阻止菌丝的细胞进行胞质分裂和分离成单个细胞单位由Hgc1-Cdc28介导。这cyclin-CDK复杂磷酸化Efg1转录因子,它可以防止Efg1激活的基因编码的酶的表达负责降解细胞壁物质后相邻细胞之间分隔作用[ 54]。磷酸化Efg1被认为与这些基因的启动子结合,阻止他们的表情。

研究 白念珠菌突变体中有缺陷的异化GlcNAc显示了一个令人惊讶的发现,GlcNAc可以抑制这些突变体的一个子集的生长 2]。的 nag1Δ和 dac1Δ突变体,无法脱去乙酰基脱氨基GlcNAc,分别存在GlcNAc迅速停止增长,即使另一个糖是用于营养。例如,增长率在液体的研究表明,添加0.1毫米GlcNAc足以迅速抑制增长 nag1Δ和 dac1Δ突变体虽然50毫米半乳糖在场作为营养来源( 2]。尽管增长受阻, nag1Δ和 dac1Δ突变体维持生存的GlcNAc,表明GlcNAc是抑制但不致命的。增长的观察 nag1Δ和 dac1Δ突变体被GlcNAc抑制,但不是的增长 hxk1Δ突变,未能使磷酸化GlcNAc或三倍 hxk1Δnag1Δdac1Δ突变体,建议GlcNAc-6-PO过多₄是细胞毒性。被观察到了类似有害GlcNAc对增长的影响 大肠杆菌突变体缺乏GlcNAc脱乙酰酶或脱氨酶活性也归因于GlcNAc-6-PO过剩₄( 62年]。在 大肠杆菌,增长迅速恢复通过添加外源性尿苷( 10),这表明转换GlcNAc-6-PO过剩₄UDP-GlcNAc耗尽UTP水平。然而,添加过多的尿苷中没有强烈的拯救 白念珠菌nag1Δ和 dac1Δ突变体的生长抑制GlcNAc [ 2]。类似的抑制增长的报道 gndΔ突变的原生动物 利什曼虫缺乏的直接同源 NAG1葡萄糖胺脱氨酶基因( 11]。然而,在这种情况下GlcNAc的抑制作用 利什曼虫gndΔ突变似乎看到的截然不同 白念珠菌nag1Δ和 dac1Δ突变体。的抑制作用 利什曼虫gndΔ突变可以克服通过添加替代碳源,如甘油和得出的结论是由于ATP耗竭( 11]。

一个有趣的推测是GlcNAc在增长的抑制作用,与观察到的相似 白念珠菌nag1Δ和 dac1Δ突变体,可能扮演了一个角色在失去GlcNAc分解代谢的基因 酿酒酵母,美国非洲酒和相关的物种。的 HXK1 NAG1,和 DAC1基因是聚集在一起 白念珠菌(图 3),一个安排,也保存在其他物种( 25, 26, 63年]。这些基因的聚类可能会促进他们同时损失,这将是有益的,自发的 nag1或 dac1突变体是GlcNAc暴露。剩余的抑制,而是删除集群,包括 HXK1GlcNAc激酶基因,将减轻细胞的抑制GlcNAc对增长的影响。

多细胞生物的能力直接回应外生GlcNAc尚未深入研究。外生GlcNAc报道哺乳动物细胞的反应之一是改变细胞信号通路通过改变的模式N-linked质膜蛋白质的糖基化( 7]。迅速也有越来越多的工作证明了多细胞生物,甚至一些丝状真菌,用O-linked附件GlcNAc作为一种重要的翻译后修饰在细胞内的蛋白质( 64年]。这个修改是由酶O-GlcNAc转移酶(油气痕迹),从UDP-GlcNAc催化GlcNAc基的转移对丝氨酸或苏氨酸残基在细胞质和核蛋白质。下面将进一步描述,大量基质已确定为油气痕迹表明这一修改广泛调节细胞功能的许多方面( 6]。另一个修改是附件的GlcNAc岩藻糖残基在细胞外端切口家族的蛋白质( 8]。这个修改是由边缘蛋白质和调制信号的影响活动通过改变配体的特异性。这些形式的转译后的最近修改了,所以他们才会总结如下。

添加外源GlcNAc哺乳动物细胞已被证明改变信号转导途径( 7, 65年]。例如,GlcNAc可以抑制T细胞反应,它还可以改变IL-3受体- α表达在细胞表面( 66年, 67年]。GlcNAc被认为导致这些影响通过增加支N-glycans在细胞表面蛋白的生产。N-glycan分支的变化可以对细胞表面蛋白组织产生深远的影响,被认为是正常的许多方面的基础代谢反应以及特异表达函数在自身免疫等疾病,癌症,和代谢综合症( 7]。

在最近的一次研究中,外源性GlcNAc添加到哺乳动物细胞似乎被吞饮,然后转换成UDP-GlcNAc [ 68年]。GlcNAc很少,如果有的话,似乎是异化( 67年]。这将是有趣的,以确定如果这也适用于更广泛的细胞类型,因为哺乳动物基因组的编码直接同源GlcNAc分解代谢的酶。增加细胞内的UDP-GlcNAc吸收造成的外生GlcNAc被认为导致分支N-linked碳水化合物链的添加到高尔基体蛋白。证据支持的一部分是可以逆转GlcNAc抑制剂的影响,阻止N-glycan分支( 68年,可以模仿GlcNAc高产的效果Mgat5 N-acetylglucosaminyltransferase促进N-glycan分支( 67年]。还有待检验O-linked GlcNAc也改变当细胞暴露在外生GlcNAc,以及这种修改是否有助于观察治疗后的效果与GlcNAc哺乳动物细胞。

O-GlcNAc修饰的蛋白质被认为发生在多种真核细胞,尽管它已经被广泛地研究在动物细胞( 6]。它发生在油气痕迹转移GlcNAc一半UDP-GlcNAc到对丝氨酸和苏氨酸残基的蛋白质。反应是可逆的;还有另一种酶,O-GlcNAcase(简称OGA),能够消除GlcNAc。这些反应可以发生在细胞质或细胞核。尽管最初很难识别O-GlcNAc改性蛋白质,新方法允许大量蛋白质的识别,可能超过1000 O-GlcNAc改性蛋白( 6, 9]。O-linked GlcNAc被发现在一个多样的蛋白质参与许多细胞功能的不同方面,包括转录调控、拼接、翻译、信号转导、细胞周期进展,线粒体代谢,蛋白质被蛋白酶体降解等。最近的研究也证实了有关O-GlcNAc修改染色质蛋白质基因表达的表观遗传变异的规定( 9]。

油气痕迹活动似乎是由可用的水平的衬底,UDP-GlcNAc [ 9]。的从头合成(fructose-6-PO UDP-GlcNAc涉及一个糖₄醋酸),一种氨基酸(谷氨酸盐),从乙酰辅酶a,和一个核苷酸(UTP)导致的建议O-GlcNAc修改代表一个传感器不同的营养物质和代谢产物的状态。因为这个链接的营养状况,O-GlcNAc被卷入一系列人类疾病,包括糖尿病和癌症 6]。

识别网站的O-GlcNAc附件显示,某些蛋白质被磷酸化修饰在相同的残留物,O-GlcNAc连接( 6]。这些修改都是独家,所以只有一个或另一个将发生。这表明O-GlcNAc竞争与蛋白激酶通路调节细胞蛋白质。此外,这一发现表明,研究旨在定义特定的功能角色的定点诱变对丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化网站可能会导致错误的结论。鉴于O-GlcNAc的广泛发生在蛋白质,突变表型观察对丝氨酸或苏氨酸残基突变后只能不再被认为是由于缺乏磷酸化,O-GlcNAcylation也可能受到影响。

新兴研究其他生物发现O-GlcNAc额外角色。植物含有两个油气痕迹,称为细长的特工,充当赤霉素的负调控因子信号通路( 69年]。他们也是重要的传感环境信号,昼夜节律,发展,细胞间运输、和病毒感染 70年]。虽然油气痕迹基因存在于一些真菌,对其功能由于油气痕迹是缺席酵母一般研究模型, 酿酒酵母和 Schizzosaccharomyces非洲酒。有趣的是,高等植物出现缺乏简称OGA酶,可去除GlcNAc [ 70年]。

切口的受体蛋白家族对配体在细胞表面。信号通过这些受体在开发过程中扮演关键角色在决定细胞命运( 71年]。异常信号活动等级的受体家族也一直与人类疾病,如癌症( 72年]。有趣的是,研究结构和功能上的缺口已经显示O-linked附件的岩藻糖聚糖到等级域调节细胞外的信号活动等级( 8]。特别是,这些糖被添加到表皮生长因子(EGF)喜欢重复在细胞外域等级。此外,边缘,基因是已知的切口函数修饰符,是一个O-fucose具体 β- (1,3)-N-acetylglucosaminyltransferase切口修改岩藻糖残基。附件GlcNAc到O-fucose在切口边缘改善信号的三角洲类配体,但抑制信号的锯齿类切口配体( 8]。额外的碳水化合物缺口进一步规范其活动的修改,为监管提供了新范式的细胞通过糖基化信号。

GlcNAc新陈代谢的规定已经被很好地研究 大肠杆菌并将回顾在这里作为一个例子在细菌GlcNAc通路是如何控制的。转录调节GlcNAc合成、回收和分解代谢是相互关联的过程 大肠杆菌。GlcNAc合成基因 glmU和 全球语言监测机构存在在一个操纵子,GlcNAc分解代谢的基因位于不同操纵子包含吗 nagEBACD基因( 76年)(图 4)。两个操纵子转录因子NagC监管,但以相反的方式 77年, 78年]。NagC压制的 nagEBACD操纵子以防止GlcNAc分解代谢基因的表达;结合GlcNAc-6-PO₄NagC原因变构变化,去抑制它的抑制因子函数,从而促进GlcNAc分解代谢所需的基因的表达。相比之下,NagC充当的活化剂 glmUS操纵子。在缺乏GlcNAc-6-PO₄,NagC结合上游和激活的表达 glmUS操纵子促进GlcNAc合成( 4, 78年]。细菌是不同于他们不合成GlcNAc-6-PO真核细胞₄(图 3和[ 32])。他们把glucosamine-6-PO₄直接GlcNAc-1-PO₄。细胞内GlcNAc-6-PO₄因此预计只发生在细菌由于进口外生GlcNAc(图 3)。因此,细菌可以从形式的区分外生GlcNAc GlcNAc新创细胞中合成的方式类似于检测nonphosphorylated GlcNAc 白念珠菌。

合成UDP-GlcNAc fructose-6-PO开始₄被转换为glucosamine-6-PO₄glm [ 79年]。这从谷氨酰氨基转移酶2 fructose-6-PO的位置₄创建glucosamine-6-PO₄。一个phosphoglucosamine变位酶(GlmM)将其转换为glucosamine-1-PO₄( 80年]。最后一个步骤是由蛋白质和两个功能域(GlmU);一个域充当glucosamine-1-PO₄作为一个GlcNAc-1-PO乙酰转移酶和其他₄uridyltransferase [ 81年]。因此,尽管通常类似于真核生物,细菌合成UDP-GlcNAc是截然不同的。

glucosamine-6-PO的合成₄glm GlcNAc病原反应一步合成,所以毫不奇怪,它在特殊形式的监管。一个有趣的监管由glucosamine-6-PO类型的反馈₄包括GlmZ、小RNA (sRNA) [ 82年]。主glmUS成绩单是由核糖核酸酶处理E glmU终止密码子( 83年]。减少细胞内glucosamine-6-PO₄浓度, 全球语言监测机构monocistronic成绩单是取决于GlmZ稳定过程中,一个sRNA远端站点基因组中编码。GlmZ的碱基对 ~15个核苷酸单链拉伸释放隔离 全球语言监测机构Shine-Dalgarno序列增加翻译,也强烈稳定glm mRNA ( 83年, 84年]。额外组件的监管途径包括YhbJ和sRNA GlmY,控制处理和GlmZ的稳定。活动全身的sRNA GlmY的出现促进积累GlmZ作为分子模拟和干扰的处理GlmZ较短的活动形式( 82年, 84年]。注意,GlmU的合成和glm严格耦合在转录水平。GlmU始终是必需的,因为它在内部和外部同时移交派生的基质,而漠视只是glucosamine-6-PO合成所必需的₄在缺乏外部氨基糖。因此,GlmZ和GlmY法案专门控制glm的水平在转录后的级别。

全球语言监测监管的另一个显著的例子发生在革兰氏阳性细菌。Glucosamine-6-PO₄作为一个辅助因子的核糖酶的活动 全球语言监测机构信使rna,结果在其解理( 85年]。自 全球语言监测机构编码一个glucosamine-6-PO₄合酶,这种机制坐标表达式的glm的细胞内浓度产品,glucosamine-6-PO₄。因此,至少有两个机制不同的细菌调节GlcNAc合成基因的表达在外生GlcNAc的存在。这些机制采取行动保持通量己醣胺通路不变即使环境和营养条件需要肽聚糖和有限合伙人合成率的变化。

也称为胞壁质,肽聚糖是细菌细胞壁的刚性缺陷层。肽聚糖进行大面积退化和再合成在活跃的增长。据估计~ 50%的侧壁肽聚糖分解和重用每一代( 13]。主要降解产物是anhydro-muropeptide GlcNAc - β1,4-anhydro-N-acetylmuramyl (anhMurNAc) -L-alanyl - γ-D-glutamyl-meso-diaminopimelyl-D-alanine [ 13]。Muropeptides被导入到细胞质中通过一个特定的透性酶,AmpG。作为一个NagZ蛋白质功能 β-N-acetylglucosaminidase释放nonphosphorylated GlcNAc一半,然后GlcNAc-6-PO磷酸化₄由NagK激酶( 86年]。的GlcNAc-6-PO₄似乎是脱去乙酰基的娜迦和重用合成UDP-GlcNAc如上所述。可能还有另一种途径,尚未定义( 86年]。

造成一些GlcNAc肽聚糖营业额也导入到细胞通过内奇磷酸转移酶系统,传输外生GlcNAc穿过内膜( 87年]。GlcNAc运输到细胞质内奇是由磷酸转移酶系统立即磷酸化形成GlcNAc-6-PO₄( 88年, 89年]。的GlcNAc-6-PO₄其脱乙酰作用Glucosamine-6-PO后可以回收吗₄娜迦和转换UDP-GlcNAc GlmM的行动和GlmU,如上所述。另外,glucosamine-6-PO₄可以进入糖酵解途径脱氨基后fructose-6-PO NagB和异构化的₄。

额外的基因已经被发现的控制下NagC因此受GlcNAc。例如,NagC压制 chbBCARFG缺乏GlcNAc操纵子。该操纵子编码的蛋白质参与壳二糖的吸收和降解,a β-(1,4)联系GlcNAc二聚体,这是目前环境中由于甲壳素的分解几丁质酶( 90年]。的 慢性乙肝操纵子也是压抑的双重职能监管机构ChbR [ 91年]。在缺乏壳二糖,NagC和ChbR压抑者采取行动。然而,GlcNAc和壳二糖都是需要激活 慢性乙肝表达式。这种双重监管,一个信号NagC缓解其镇压和ChbR激活的另一个信号的表达式 慢性乙肝操纵子,确保这个操纵子只是诱导壳二糖的存在。NagC也参与了镇压的半乳糖运输车 galP( 92年]。目前还不清楚这提供了生物的优势,但它可能是有趣的因为GlcNAc诱发 加基因在 白念珠菌( 22]。

一些毒性的因素 大肠杆菌由GlcNAc监管,菌毛和CURLI纤维等将在下面描述。在毒性GlcNAc也可能有其他的角色,因为的能力 大肠杆菌对异化GlcNAc也很重要,在特种部队束( 93年]。

O-GlcNAc修改蛋白质在细菌中也发现了,似乎是由O-GlcNAc转移酶和O-GlcNAcases类似在多细胞生物 75年, 98年, 99年]。有趣的是,O-GlcNAc与病原菌细胞运动性的规定 单核细胞增多性李斯特氏菌( 75年]。能动性是由鞭毛,FlaA子单元 l . monocytogenes鞭毛是共价修改O-linked GlcNAc每单元三到六网站( 98年]。糖基化位点都位于中部地区的FlaA蛋白质暴露在表面。随后的研究表明,GmaR O-GlcNAc转移酶是催化FlaA O-GlcNAc修改的 75年]。这些研究发现GmaR作为第一个O-GlcNAc转移酶在细菌。后来的研究发现O-GlcNAcases细菌( 99年]。

尽管GmaR催化O-GlcNAc修改鞭毛细菌运动性所需,O-GlcNAc的功能修改FlaA尚不清楚( 75年]。一个原因是 gmaR突变体在鞭毛显示一个缺陷基因的转录。的 gmaR突变表型复杂是因为GmaR是一种多功能蛋白,也促进鞭毛基因的表达。GmaR调节直接绑定到MogR鞭毛基因表达,抑制其绑定目标序列的能力在鞭毛基因抑制其表达的启动子。这anti-repressor GmaR功能独立于它的O-GlcNAc转移酶功能。因此,GmaR独特之处在于,它是一个O-GlcNAc转移酶转录调节衬底的表达式。

虽然FlaA O-GlcNAc修改的影响仍有待确定,很可能导致鞭毛监管。细菌鞭毛运动是必不可少的获取营养物质,在表面,并建立感染( One hundred.]。然而,同样重要的是正确规范生产和运动性鞭毛的细菌。例如,尽管鞭毛提高依从性和入侵宿主感染的早期阶段,连续生产的鞭毛在感染刺激先天免疫反应( 101年- - - - - - 103年]。为了避免这种情况,许多细菌病原体关闭生产启动感染后鞭毛。在的情况下 l . monocytogenes鞭毛运动基因的转录是压抑在人体温度。

GlcNAc调节土壤细菌的能力接受孢子形成和诱导抗菌化合物的生产。研究 链霉菌属coelicolor表明,土壤中的养分影响这个决定丝状细菌继续营养生长在良好条件下,或切换到一个新的形态形成程序在不利条件下导致生产空中菌丝和孢子抗灾 104年]。以来GlcNAc具体对这个决定的影响,其他类似的碳和氮来源不会引起明显的对发展的影响( 105年]。

分析的规定 美国coelicolor形态发生的GlcNAc导致“顿饿”模式( 74年]。增加GlcNAc细胞生长在富媒体(盛宴条件)促进增长和防止孢子形成,然而,接触GlcNAc营养条件差(饥荒条件)下促进了发展转型导致细胞形成孢子。建议在饥饿条件下的可用性GlcNAc可能是因为细胞壁水解,从而引发孢子的发展,更能抵抗恶劣的环境。相比之下,节日期间GlcNAc条件的可用性可能来自其他来源,如真菌几丁质,将阻止发展允许持续营养生长( 74年]。

必须采取GlcNAc由细胞产生影响;磷酸转移酶系统的突变似乎帐户的所有运输GlcNAc 美国coelicolor预防GlcNAc的影响( 106年]。突变的研究也表明,细胞内GlcNAc转化成glucosamine-6-PO₄,然后与阻遏DasR结合导致脱抑制的基因参与GlcNAc分解代谢和抗生素生产( 74年, 104年]。因此,DasR行为的方式类似于NagC 大肠杆菌,尽管DasR glucosamine-6-PO做出回应₄而不是GlcNAc-6-PO₄。GlcNAc促进孢子形成的机制在饥荒的情况下,防止盛宴的条件下,被认为涉及复杂的代谢之间的相互作用和发展途径 107年, 108年]。

GlcNAc还发现调节生产次生代谢产物的抗菌活性 美国coelicolor和其他 链霉菌属物种( 74年]。这些化合物的生产条件刺激下GlcNAc饥荒。这给添加GlcNAc监管的意义分析 链霉菌属,因为它有生物技术的应用对提高抗生素产量。 是否是众所周知的能力产生代谢物与有趣的属性,包括大约50%的所有已知的抗生素以及其他与抗癌抗真菌化合物,和免疫抑制剂的活动( 109年]。

另一个例子的规定通过GlcNAc发生在次生代谢物生产 铜绿假单胞菌。这个机会病原体是最近报道应对GlcNAc肺部分泌物(痰)的囊性纤维化患者 110年]。微阵列分析显示,增长的 铜绿假单胞菌GlcNAc痰诱导表达的分解代谢的基因,一致的存在在痰GlcNAc-containing聚合物,如透明质酸和黏蛋白( 110年]。有趣的是,GlcNAc还诱导吩嗪抗菌化合物的生产 铜绿假单胞菌。这提出了抗菌防御系统可能被GlcNAc诱导 铜绿假单胞菌也住在土壤GlcNAc将是一个指标的其他细菌或真菌的存在。