核心多糖的生物合成與跨膜轉運機制

從Lipid ⅣA開始，核心多糖的合成是在非還原性葡萄糖胺的C-6m′上引入KDO（核心寡聚糖）后，逐步加人庚糖和己糖。合成完整內核的酶在大腸桿菌中是由waa（rfa）基因編碼，調控機制目前仍不清楚。

一、KDO的合成與附著

KDO的合成包括三個連續反應（如下圖）：

其中8-磷酸-KDO合成酶是由kdsA基因編碼的。

KDO的附著是在CMP-KDO合成酶（CKS）（ kdsB基因編碼）催化下，KDO與CTP反應生成CMP-KDO活化形式，非活化的KDO是無法直接與 Lipid ⅣA結合的。CMP-KDO在KDO轉移酶的催化下，將KDO結合至Lipid ⅣA的C-6′位上，然后再在同樣的轉移酶的作用下將第2個KDO分子加至第1個KDO分子上。

二、庚糖和己糖的加入

在細胞膜的胞漿面，庚糖和己糖分別以ADP和UDP結合的活化形式，在一系列膜相關的糖基轉移酶催化下，被逐一加人到KDO分子上。這些膜相關的糖基轉移酶可能存在于細胞膜的胞漿面，缺乏跨膜區，其大小和結構相似。有關單糖的轉運裝置，目前尚不清楚。因此合成的core-Lipid A分子可能是在ABC轉運裝置（ATP-binding cas-sette（ABC）- transporter）的參與下從細胞膜的胞漿面轉移到周質間隙面，在周質間隙內進一步完成與O-抗原多糖鏈的連接反應，從而生成完整的LPS分子（圖3-3）。

核心多糖的合成過程如圖3-4所示。在核心多糖的合成過程中，ADP-Hep是內核合成的重要環節。在大腸桿菌中ADP-Hep的合成需要三種蛋白質參與，它們是GmhA（景天庚酮糖-7-磷酸異構酶）、HldE（雙功能D-3-D-甘露庚糖7-磷酸激酶或DβD-庚糖1-磷酸腺核苷酰基轉移酶）和GmhB（D，D-庚糖1，7雙磷酸酶）蛋白，此外還有ATP和7-磷酸景天庚酮糖。ADP-Hep的合成受waaD（rfaD）基因調控。

三、core-Lipid A的跨膜轉運

在core-Lipid A合成后，轉運至細胞膜的周質間隙面，在此完成與O-抗原的連接，形成完整的LPS分子。目.前，關于core-Lipid A跨膜轉運的具體機制仍不清楚，可能與msbA基因有關。msbA基因是大腸桿菌內的一種重要的基因，它與哺乳動物的mdr蛋白和某些細菌編碼ABC轉運裝置的基因具有高度的同源性，而mdr2（哺乳動物細胞中的一種ABC轉運裝置）參與了卵磷脂的跨膜轉運，這提示msbA有可能也參與了core-Lipid A的跨膜轉運。大腸桿菌的msbA基因作為htrB突變體的抑制物已經得到證實。

htrB基因編碼十二烷酰轉移酶，它在KDO附著于Lipid ⅣA后才起作用，能將十二烷酰鏈從酰基載體蛋白轉移至KDO-Lipid ⅣA上，研究表明，在高溫環境下（42℃ 3h），msbA基因編碼的MsbA蛋白可能作用于core-Lipid A 的跨膜轉運過程，因為它可以明顯減少htrB基因突變體所形成的四脂酰化的core-Lipid ⅣA在細胞膜胞漿面的聚集。與五脂酰化或六脂酰化的core-Lipid A相比，MsbA蛋白對四脂酰化的core-Lipid ⅣA的轉運效率是有所區別。

Raetz等通過熱敏的msbA突變株在不夠條件的溫度下導致充分酰化的core-Lipid A在胞漿面的聚集，證實了其跨膜轉運功能。Msb A蛋白作為ABC轉運裝置家族成員之一在core-Lipid A的跨膜（細胞膜）轉運及合成過程中起重要作用，并且它也可能參與磷脂的跨膜轉運。

參與核心多糖合成過程中的糖基轉移酶或修飾酶是由一類介于cysE和 pyrE基因之間的wa-基因編碼（如表3-1），分布在三個操縱子中。例如對于大腸桿菌R1的核心結構而言，其生物合成是在一系列 waa-基因的調控下進行的（圖3-5）。

圖3-5中A部分表示大腸桿菌R1核心多糖的己糖和庚糖的糖基化轉移、修飾和磷酸化過程的 waa基因調控；B部分表示參與核心區合成的各個基因分布位點，另外指出waaF基因位于waaC基因的上游（與大腸桿菌K-12和鼠傷寒沙門菌相同）。