LANGKAH-LANGKAH SINTESIS PEPTIDOGLIKAN

1. Jelaskan langkah-langkah sintesis peptidoglikan secara skematis dan pada langkah mana kemungkinan ada penghambatan yang dilakukan oleh beberapa antibiotik!

            Seperti yang telah kita ketahui bahwa dinding sel bakteri (terutama bakteri Gram Positif) memiliki struktur dinding yang tersusun atas polisakarida yang disebut dengan murein atau yang juga lazim disebut peptidoglikan. Murein terdiri atas rantai polisakarida panjang yang tersusun atas residu asam N-asetilglukosamin (NAG) dan asam N-asetilmuramat yang tersusun secara bergantian (berselang-seling). Rantai pentapeptida tertambat pada gugus NAM. Rantai polisakarida terhubung ke rantai pentapeptida mereka melalui jembatan interpeptida.

            Tidak mengherankan suatu struktur yang rumit memerlukan proses biosintesis yang juga sama rumitnya, terutama dikarenakan reaksi sintesis yang terjadi sekaligus di luar dan  di dalam membran sel. Sintesis peptidoglikan merupakan proses multistep yang berhasil dipelajari dengan baik pada bakteri Gram Positif. Dua buah carrier terlibat antara lain: uridin difosfat (UDP) dan Bactoprenol. Bactoprenol merupakan alcohol yang memiliki panjang rantai karbon sebanyak 55 atom C karbon yang melekat pada NAM melalui sebuah gugus pirofosfat dan memindahkan komponen peptidoglikan melewati membran hidrofobik.

            Secara keseluruhan proses sintesis peptidolikan melibatkan delapan tahapan, yang antara lain adalah :

-        Derivate UDP pada asam N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat disintesis di dalam sitoplasma.

-        Asam amino secara berurutan ditambahkan ke UDP-NAM untuk membentuk ranati pentapeptida (dua ujung D-alanin ditambahkan sebagai sebuah dipeptida).

-        NAM-pentapeptida ditransfer dari UDP ke sebuah bactoprenol fosfat pada permukaan membran.

-        UDP-NAG menambahkan NAG ke NAM-pentapeptidauntuk membentuk unit peptidoglikan yang  berulang. Jika sebuah jembatran interpeptida pentaglisin diperlukan, glisin akan ditambahkan dengan menggunakan molekul tRNA glisil yang khusus, bukannya ribosom.

-        Unit berulang Peptidoglikan NAM-NAG yang sudah lengkap kemudian ditransportasikan melalui membran ke permukaan sebelah luarnya dengan carrier bactoprenol pirofosfat.

-        Unit peptidoglikan kemudian dilekatkan pada ujung rantai peptidoglikan yang sedang tumbuh untuk memperpanjang dengan satu unit peptidoglikan yang berulang.

-        Carrier bactoprenol kembali ke dalam membran. Sebuah fosfat kemudian dilepaskan selama proses ini untuk  memberikan fosfat pada bactoprenol, yang nantinya akan mampu menerima NAM-pentapeptida yang lain.

-        Akhirnya, hubungan silang peptida antara dua peptidoglikan terbentuk melaluitanspeptidasi. ATP digunakan untuk membentuk ujung ikatan peptida di dalam membran. Tidak ada lagi ATP yang diperlukan ketika transpeptidasi terjadi di luar. Proses yang sama terjadi ketika sebuah jembatan dilibatkan ; hanya gugus yang bereaksi dengan sub terminal D-alanin yang membedakan.

            Sintesis peptidoglikan pada dasarnya amat mudah untuk rusak oleh agen-agen antimicrobial. Penghambatan dalam tahapan sintesis melemahkan dinding sel dan bisa berakhir pada lisis osmotic. Banyak antibiotik yang mengganggu sintesis peptidoglikan. Sebagai contohnya penicillin menghambat reaksi transpeptidasi dan bacitracin menutup atau menghentikan fosforilasi pada bactoprenol pirofosfat.

            Menurut diagram tersebut langkah-langkah sintesis peptidoglikan adalah sebagai berikut

1. Biosintesis dimulai dengan pembentukan formasi UDP-MurNAc melalui kondensasi dari fosfoenol piruvat dengan  UDP-GlcNAc dan kemudian dilanjutkan dengan reduksi urutan penambahan dari L-Ala, D-Glu, m-DAP dan D-Ala menghasilkan sebuah formasi dari UDP-MurNAc-pentapeptida. Penambahan setiap asam amino  membutuhkan ATP spesifik yang tergantung pada  ligase asam amino dan pada akhirnya dua asam amino  (D-Ala-D-Ala) ditambahkan sebagai unit dipeptida. Enzim-enzim sitoplasmik mengakomodasi semua reasksi ini.
2. Sebuah membran tranlokase memindahkan MUrNAc-pentapeptida pada undecaprenil (C55) fosfat ( atau dikenal sebagai bactoprenol fosfat) pada permukaan sebelah dalam dari membran dalam. Lipid tersebut mirip dengan darrier dolichol pada eukariotik yang digunakan dalam sintesis glikan. Produk akhir yang disebut dengan lipid I terdiri dari ikatan pirofosfat.
3. Sebuah transferase pada permukaan yang sama pada  membrane dalam  kemudian mentransfer asam N-Asetilglukosamin dari UDP-GlcNAc  ke undecaprenil-pirofosfat-MurNAc-pentapeptida. Lipid ytang terpaut pada disakarida pentapeptida disebut dengan muropeptida atau lipid II dan  terdapat pada subunit dasar pada bangunan peptidoglikan.
4. Lipid undekaprenol berperan untuk memindahkan subunit muropeptida menyebrangi membrane dalam. Gen  penentuan bentuk  telah diidentifikasi bahwa akan mempengaruhi  pembentukan/ sintesis dinding selm kemungkinan dengan meregulasi reaksi pemindahan ini. Sekali tereorientasi ke  permukaan periplasmik pada membrane plasma, muropeptida akan ditransfer sekaligus untuk menghasilkan peptidoglikan pada sebuah reaksi transglikosilasi. Dua mekanisme ini telah diusulkan untuk kedua reaksi ini : tumbuh dari ujung yang mereduksi (dimana gugus OH ke 4 dari residu asam N-asetilglukosamin nonmereduksi menyerang ikatan MurNAc fosfat dari sebuah rantai  peptidoglikan telanjang memindahkan undekaprenil pirofosfat) atau tumbuh dari ujung yang tidak mereduksi (nonmereduksi) (dimana ujung N-aestilglukosamin tidak mereduksi dari rantai peptidoglikan telanjang menyerang ikatan MurNAc fosfat dalam sebuah subunit, dan lagi dengan pembebasan undekaprenil pirofosfat)
5. Undekaprenil-pirofosfat kemudian memutuskan satu gugus fosfatnya, yang memungkinkannya untuk melakukan transfer yang berulang lagi.
6. Mekanisme pengendalian panjang rantai belum diketahui secara pasti. Pelepasan rantai peptidoglikan yang baru dipasangkan ke formasi 1,6-anhidroMurNAc pada ujung rantai yang mereduksi. Pelepasan rantai peptidoglikan yang baru diikuti dengan pembentukan inter-rantai hubungan silang melalui transpeptidasi yang membelah pada ujung residu D-Alanin dan menghasilkan dalam transfer pembebasan gugus karboksil pada ujung residu D-Alanin yang baru ke gugus amino pada sebuah  unit asam m-DAP dari strand tetangga. Dan struktur terakhir terdiri dari hubungan silang tetrapeptida  yang terletak pad tengah-tengah sub-←unitnya.