在過去的十幾年中對內毒素的研究主要集中在對大腸桿菌(E.coli K-12)脂質的生物合成途徑方面。
在細胞表面生物合成過程中, UDP-N-乙酰葡糖胺(uridine diphosphate-N -actylglucosamine,UDP-GlcNAc)是重要的中間物,也是肽聚糖和脂質A的共同前體物質,在合成表面多糖時起到重要作用。在LPS核心多糖與О抗原連接過程中CleNAc起到關鍵作用。
UDP-GlcN和β-羥基十四烷酸-載體蛋白(β-hydroxymyristoyl-acylcarrier protein,Bhydroxymyristoyl- ACP)等脂質A合成的前體分子是經(jīng)過下列一系列反應生成脂質A的:
1、UDP-單脂酰乙酰葡糖胺的生成
UDP-GlcNAc在3-羥基位被β-羥基十四烷酸-載脂蛋白提供的β羥基十四烷酸?;?/span>,生成UDP-單脂酰乙酰葡糖胺(UDP-3-monoacyl-GleNAc),這一反應由酰基轉移酶催化進行下,位于染色體4分鐘處的lpx A基因編碼?;D移酶。
2、UDP-2,3-二脂酰葡糖胺以及脂質X的生成
UDP-單脂酰乙酰葡糖胺在lpxC基因編碼的N-脫乙酰酶催化下脫去氨基上的乙?;?/span>,然后在lpxD基因編碼的產(chǎn)物催化下向氨基轉入β-羥基十四烷酸,從而生成UDP-二脂酰葡糖胺(UDP-2,3-diacyl-GlcN)。通過焦磷酸酶除去UDP-二脂酰葡糖的UDP,生成1-磷酸-2,3-二脂酰葡糖胺,也就是通常所說的脂質X(lipid x)。
3、脂質Ⅳa的生成
UDP-2,3-二脂酰葡糖胺和脂質X通過β-1,6焦磷酸鍵連接縮合生成脂質骨架,此時每個糖基上有2個β-羥基十四烷酸,具有還原性的葡糖胺的C-1位上存在有一個磷酸基,該步反應是由lpxB基因編碼的蛋白質催化。然后,在特異性激酶的催化下,使非還原性的葡糖胺的C-4'位置磷酸化,從而生成1 ,4'-二磷酸四脂酰葡糖胺雙糖,也即脂質Ⅳa(lipid Ⅳa)。
4、脂質A的生成
從脂質Ⅳa向脂質A的轉變,首先需在非還原性葡萄糖胺的C-6'位上加入KDO ,然后再加入兩個飽和脂肪酸和極性基團如磷酸基,該步反應的具體機制目前還不清楚。