Peptidoglicano é um heteropolímero único em forma de rede que forma o andaime estrutural essencial da parede celular bacteriana, conferindo rigidez contra a pressão de turgor enquanto permite o crescimento e a divisão. Esta macromolécula desempenha um papel central na fisiologia e sobrevivência bacteriana. Seu estudo conecta polissacarídeos clássicos (como laminarina, agarose e inulina) com uma estrutura de glicano reticulada por peptídeos que é específica de organismos procariotos e ausente em células eucariotas.
Estrutura molecular
O peptidoglicano (também chamado mureína) consiste em cadeias glicânicas lineares compostas por N-acetilglicosamina (GlcNAc) e ácido N-acetilmurâmico (MurNAc) alternados unidos por ligações β-(1→4). Cada resíduo de MurNAc carrega um grupo D-lactila na posição C3, ao qual está covalentemente ligado um curto caule peptídico. Em bactérias Gram-negativas, esse caule segue tipicamente a sequência L-Ala¹–D-iGlu²–ácido meso-diaminopimélico³–D-Ala⁴–D-Ala⁵, enquanto organismos Gram-positivos comumente substituem o ácido meso-diaminopimélico por L-lisina na terceira posição.
Caules peptídicos adjacentes são reticulados, geralmente entre o terceiro aminoácido de um caule e a quarta D-alanina de outro, gerando uma rede tridimensional contínua. Esta estrutura forma uma única macromolécula enorme com massa molecular aproximando-se de 10⁹ Da, envolvendo a membrana citoplasmática como uma malha protetora. A camada atinge aproximadamente 30–100 nm de espessura em bactérias Gram-positivas, enquanto permanece muito mais fina (2–7 nm) em espécies Gram-negativas, onde se localiza entre as membranas interna e externa.
Propriedades e variações
A rede reticulada covalentemente do peptidoglicano permite que as células bacterianas resistam a pressões de turgor internas variando de aproximadamente 2 a 15 bar enquanto retêm elasticidade suficiente para permitir crescimento e divisão. Durante cada geração, até 25 % da massa de peptidoglicano pode ser remodelada, refletindo turnover contínuo e degradação enzimática controlada e ressíntese.
O peptidoglicano também serve como padrão molecular associado a patógenos (PAMP) reconhecido por receptores imunes inatos como NOD1 e NOD2, e é substrato para hidrólise mediada por lisozima. Variações estruturais são generalizadas e biologicamente significativas, incluindo amidção do caule peptídico em espécies como Bacillus subtilis, O-acetilação conferindo resistência à lisozima, e composições peptídicas específicas de gênero, como observado em Bifidobacterium. Bactérias Gram-positivas frequentemente incorporam ácidos teicoicos na matriz de peptidoglicano, enquanto organismos Gram-negativos ancoram a camada à membrana externa via a lipoproteína de Braun.