细菌内毒素中类脂A及脂多糖的立体构型介绍

在《细菌内毒素中脂多糖之类脂A化学结构的简介》一文中有提到：类脂A（又称脂质A），它是脂多糖的毒性及生物学活性中心。为一种糖磷脂，现认为细菌外膜的外层可能是类脂A。接下来介绍：类脂A及脂多糖的立体构型。

一、离体脂多糖的双层结构

应用X-衍射技术已经证明脂多糖无论处于干燥状态还是在水溶液中，均能形成双层结构。根据脂多糖的来源不同，它们可形成不同厚度的双层结构。例如奇异变形杆菌脂多糖可形成9.6nm厚度的双层结构，大肠杆菌B/r脂多糖可形成10nm厚度的双层结构（根据脂多糖中的含水量不同其厚度可有改变）。高度纯化的明尼苏达光滑型脂多糖，粗糙型脂多糖及类脂A 分别形成11.2，6.0及5.2nm的双层结构。根据这些数据可以算出脂多糖或类脂A单层结构的厚度（上述数据各除以2）。因而:

（1）类脂A的厚度约为2.6nm（=5.2/2nm）。

（2）粗糙型脂多糖的厚度相当于3.0nm，亦就是说由KDO形成的厚度约为0.4nm。

（3）光滑型脂多糖的厚度约为5.6nm，亦即由脂多糖中多糖部分（包括KDO（核心寡聚糖））所形成的厚度约为3nm。由于脂多糖的O-多糖链部分可携带20 ~40或更多个重复寡聚糖单位，故而如果以伸展形式存在的话，其长度可超过10nm。因而上述结构提示脂多糖的多糖部分以卷曲的形式存在（图7）。

二、脂肪酸链的排列

由于类脂A与磷酯具有相似的构造，故而它们在细菌外膜中的构型是可比的。根据温度、水含量与化学本质的不同，磷脂的脂肪酸可以不同的形式存在，最常见的α，β及β′构型。α-构型相当于顺序度较差的、流动性较大的脂肪酸排列，其链与膜表面相垂直，这种α-构型常常是生理情况下的脂肪酸排列。当温度降低时，α-可转化为β-相，这种β-构型相当于顺序度较好的脂肪酸排列。在这一构型中脂肪酸链与膜表面相垂直β′-构型与β-相似，惟一的差别是脂肪酸链与膜表面不相垂直。野生型的脂多糖、粗糙型脂多糖及游离类脂A的脂肪酸链与膜表面相垂直，其构型相似于磷脂的β-相结构。

三、类脂A的分子模型

随着先进的生物物理及化学方法的建立，目前已有可能建立游离类脂A的立体分子模型。下列所讨论的类脂A分子模型，主要是依据X-衍射分析结果及α能量计算方法所取得的综合分析结果。

类脂A的亲水性D-GlcN（2-脱氧-2氨基-葡萄吡喃糖）双糖骨架以一个平面存在，且与外膜形成一个45角。类脂A所含的脂肪酸均存在于这一平面的一侧并与膜表面成90°角存在，这一构型如图8所示。

四、存在于细菌外膜中脂多糖的构成

脂多糖在外膜中的结构示意图如图9所示。这一结构显示出以下几个特点:

（1）与天然磷脂比较，脂多糖显示出高度的有序性，这是由于其中存在的类脂A的高顺序度所决定的，这种形式的结构显得相对的僵直。

（2）脂多糖的O-多糖链部分以高度螺旋的状态存在。

（3）类脂A的亲水性骨架（双磷酸化的D-GlcN双糖）与外膜表面成45角。

（4）类脂A的脂肪酸全部存在于膜的内叶，并形成相对独立的小区域。