細菌內毒素中類脂A及脂多糖的立體構型介紹

在《細菌內毒素中脂多糖之類脂A化學結構的簡介》一文中有提到：類脂A（又稱脂質A），它是脂多糖的毒性及生物學活性中心。為一種糖磷脂，現認為細菌外膜的外層可能是類脂A。接下來介紹：類脂A及脂多糖的立體構型。

一、離體脂多糖的雙層結構

應用X-衍射技術已經證明脂多糖無論處于干燥狀態還是在水溶液中，均能形成雙層結構。根據脂多糖的來源不同，它們可形成不同厚度的雙層結構。例如奇異變形桿菌脂多糖可形成9.6nm厚度的雙層結構，大腸桿菌B/r脂多糖可形成10nm厚度的雙層結構（根據脂多糖中的含水量不同其厚度可有改變）。高度純化的明尼蘇達光滑型脂多糖，粗糙型脂多糖及類脂A 分別形成11.2，6.0及5.2nm的雙層結構。根據這些數據可以算出脂多糖或類脂A單層結構的厚度（上述數據各除以2）。因而:

（1）類脂A的厚度約為2.6nm（=5.2/2nm）。

（2）粗糙型脂多糖的厚度相當于3.0nm，亦就是說由KDO形成的厚度約為0.4nm。

（3）光滑型脂多糖的厚度約為5.6nm，亦即由脂多糖中多糖部分（包括KDO（核心寡聚糖））所形成的厚度約為3nm。由于脂多糖的O-多糖鏈部分可攜帶20 ~40或更多個重復寡聚糖單位，故而如果以伸展形式存在的話，其長度可超過10nm。因而上述結構提示脂多糖的多糖部分以卷曲的形式存在（圖7）。

二、脂肪酸鏈的排列

由于類脂A與磷酯具有相似的構造，故而它們在細菌外膜中的構型是可比的。根據溫度、水含量與化學本質的不同，磷脂的脂肪酸可以不同的形式存在，最常見的α，β及β′構型。α-構型相當于順序度較差的、流動性較大的脂肪酸排列，其鏈與膜表面相垂直，這種α-構型常常是生理情況下的脂肪酸排列。當溫度降低時，α-可轉化為β-相，這種β-構型相當于順序度較好的脂肪酸排列。在這一構型中脂肪酸鏈與膜表面相垂直β′-構型與β-相似，惟一的差別是脂肪酸鏈與膜表面不相垂直。野生型的脂多糖、粗糙型脂多糖及游離類脂A的脂肪酸鏈與膜表面相垂直，其構型相似于磷脂的β-相結構。

三、類脂A的分子模型

隨著先進的生物物理及化學方法的建立，目前已有可能建立游離類脂A的立體分子模型。下列所討論的類脂A分子模型，主要是依據X-衍射分析結果及α能量計算方法所取得的綜合分析結果。

類脂A的親水性D-GlcN（2-脫氧-2氨基-葡萄吡喃糖）雙糖骨架以一個平面存在，且與外膜形成一個45角。類脂A所含的脂肪酸均存在于這一平面的一側并與膜表面成90°角存在，這一構型如圖8所示。

四、存在于細菌外膜中脂多糖的構成

脂多糖在外膜中的結構示意圖如圖9所示。這一結構顯示出以下幾個特點:

（1）與天然磷脂比較，脂多糖顯示出高度的有序性，這是由于其中存在的類脂A的高順序度所決定的，這種形式的結構顯得相對的僵直。

（2）脂多糖的O-多糖鏈部分以高度螺旋的狀態存在。

（3）類脂A的親水性骨架（雙磷酸化的D-GlcN雙糖）與外膜表面成45角。

（4）類脂A的脂肪酸全部存在于膜的內葉，并形成相對獨立的小區域。