α-およびβ-1,3-グルカンの合成とリモデリング

α- and β-1,3-Glucan Synthesis and Remodeling.

• Johannes Wagener
• Kristina Striegler
• Nikola Wagener

抄録

グルカンは、真菌の細胞壁の特徴的で主要な構成要素です。種によって、異なるグルカン多糖類が見られます。これらのグルカン多糖類は、D-グルコースモノマーの連結性に違いがあり、α-またはβ-形態で、1,3,1,4または1,6 O-グリコシド結合を形成します。連鎖およびポリマーの長さは、他の細胞壁構造のための足場を形成し、壁の剛性および弾性に影響を及ぼす可能性のあるグルカン高分子の物理的特性を定義します。そのため、β-1,3-グルカン合成酵素複合体は、抗真菌薬の優れた主要な標的構造を表しています。真菌細胞壁β-グルカンもまた、重要な病原体関連分子パターン（PAMP）である。自然免疫から身を隠すために、多くの真菌病原体は細胞壁α-グルカンの合成に依存しており、β-グルカン自体をマスクするステルス分子として機能したり、他のマスキング構造を細胞壁にリンクさせたりする。ここでは、β-1,3-グルカン、β-1,6-グルカン、α-1,3-グルカンを合成する生合成機構に関する現在の知見をレビューする。合成酵素の発見、主要な制御形質、およびグルカン合成欠乏が真菌生物に与える影響についてまとめている。培養細胞壁の生合成に向けた研究は、あらゆる努力にもかかわらず、グルカン合成の多くの側面が未解決のままであり、刺激的で継続的に挑戦的なテーマであり続けています。

Glucans are characteristic and major constituents of fungal cell walls. Depending on the species, different glucan polysaccharides can be found. These differ in the linkage of the D-glucose monomers which can be either in α- or β-conformation and form 1,3, 1,4 or 1,6 O-glycosidic bonds. The linkages and polymer lengths define the physical properties of the glucan macromolecules, which may form a scaffold for other cell wall structures and influence the rigidity and elasticity of the wall. β-1,3-glucan is essential for the viability of many fungal pathogens. Therefore, the β-1,3-glucan synthase complex represents an excellent and primary target structure for antifungal drugs. Fungal cell wall β-glucan is also an important pathogen-associated molecular pattern (PAMP). To hide from innate immunity, many fungal pathogens depend on the synthesis of cell wall α-glucan, which functions as a stealth molecule to mask the β-glucans itself or links other masking structures to the cell wall. Here, we review the current knowledge about the biosynthetic machineries that synthesize β-1,3-glucan, β-1,6-glucan, and α-1,3-glucan. We summarize the discovery of the synthases, major regulatory traits, and the impact of glucan synthesis deficiencies on the fungal organisms. Despite all efforts, many aspects of glucan synthesis remain yet unresolved, keeping research directed toward cell wall biogenesis an exciting and continuously challenging topic.