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Lexikon der Biologie: Lipopolysaccharid

Lipopolysaccharid s [von *lipo- , Polysaccharide], Abk. LPS, charakteristischer Bestandteil der komplexen äußeren Wandschicht (äußere Membran) gramnegativer Bakterien (Bakterienzellwand). Das Lipopolysaccharid von Salmonellen kann in 3 Abschnitte unterteilt werden ( vgl. Abb. ): I. die innere, lipophile Lipid-A-Region oder Lipoid-A-Region, II. die mittlere Kern-Oligosaccharid-Region (Core-Oligosaccharide) und III. die äußere, hydrophile Region der O-spezifischen Polysaccharid-Ketten, die aus vielen (bis 40) identischen, sich wiederholenden Einheiten besteht. Die Lipopolysaccharid-Moleküle werden in der Zelle an der Cytoplasma-Membran synthetisiert und trägergebunden nach außen transportiert. – Lipopolysaccharid fungiert direkt oder indirekt als Permeabilitätsbarriere, trägt zur Stabilität der Zelle bei und schützt gegen eine Reihe von Antibiotika, Gifte (auch von Gallensalzen) und Detergentien sowie (zum Teil) gegen Abwehrmechanismen des Wirts während einer Infektion; in vielen Fällen ist es Anheftungsstelle für spezifische Bakteriophagen (Virusrezeptoren). Das Lipoid A ist das Endotoxin und Pyrogen der gramnegativen Bakterien. Die endotoxische Wirkung vom Lipopolysaccharid führt zu einer Erniedrigung des Blutdrucks, zu Fieber, Neutropenie, zur Blutgerinnung und eventuell sogar zum Tod durch endotoxischen Schock. Viele dieser Wirkungen sind indirekt, indem Lipopolysaccharid die Freisetzung anderer Faktoren (Interleukin 1 [Interleukine], Tumor-Nekrosis-Faktor) oder die Aktivierung des alternativen Komplement-Wegs (Komplement) bewirkt. Lipopolysaccharid löst bei vielen Spezies die Differenzierung der B-Lymphocyten zu Plasmazellen aus. Die äußeren Zuckerketten wirken als hitzestabile O-Antigene; ihre Struktur und Zusammensetzung bestimmen überwiegend die serologische Spezifität gramnegativer Bakterien und sind Grundlage des Kauffmann-White-Schemas zur Differenzierung der Salmonellen. Die Lipopolysaccharide der Enterobacteriaceae sind sehr ähnlich aufgebaut. Andere gramnegative Bakterien-Familien können jedoch einen stark abweichenden Lipopolysaccharid-Aufbau besitzen. Hämolymphgerinnung.



Lipopolysaccharid

Lipopolysaccharid von Salmonella typhimurium:
I Lipoid A-Region mit phosphorylierten (P in Kreis = Phosphat) Glucosamin-(GlcN-)Disacchariden, verestert mit langkettigen Fettsäuren (~, 12–16 C-Atome); dieser innere LPS-Abschnitt bildet die äußere Schicht der Lipiddoppelschicht der äußeren Zellwandmembran (Bakterienzellwand).
II Kern-Oligosaccharid-Region, mit den typischen 2-Keto-3-desoxy-octonsäuren (KDO), die noch über Phosphatbrücken (Phosphorsäureester, P in Kreis) mit Ethanolamin (E) verbunden sein können, dazu Heptosen (Hep) und eine kurze Zuckerkette aus Glucose (Glc), Galactose (Gal) und N-Acetylglucosamin (GlcNAc).
III O-spezifische Seitenketten, zusammengesetzt aus sich wiederholenden Oligosaccharid-Einheiten, z.B. Galactose (Gal), Glucose (Glc), Rhamnose (Rha), Mannose (Man) und Abeose (Abe). – Sind die O-Seitenketten des Lipopolysaccharids ausgebildet, so sind die Kolonien der Bakterien rund, gewölbt und glänzend = Glattform (S-[smooth-]Form). Defektmutanten, die entweder keine O-spezifischen Seitenketten mehr ausbilden oder zusätzlich auch Teile der Kernregion nicht mehr synthetisieren können, haben unregelmäßig begrenzte Kolonien mit gekörnter Oberfläche = Rauhform (R-[rough-]Form).

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