Peptidoglycane

Peptidoglycan (PGN), Peptidoglykan (pl. Peptidoglycane bzw. Peptidoglykane), auch Murein (aus dem Latein murus = Mauer, Wall, Schutz^[1]), seltener Polysaccharid-Peptid genannt, ist ein aus Zuckern und Aminosäuren zusammengesetztes Makromolekül, das charakteristisch ist für die Zellwand (Murein-Sacculus) der Bakterien (Domäne Bacteria^[2]).^[3] Sowohl grampositive als auch gramnegative Bakterien besitzen in ihrer Zellwand eine Festigkeit verleihende Schicht aus einem Peptidoglycan. Die Dicke der Hülle ist unterschiedlich, bei grampositiven 20 bis 80 nm, bei gramnegativen weniger als 10 nm. Ausnahmen bilden die L-Formen von Bakterien und die zur Domäne der Bakterien zählenden Mycoplasmen und Spiroplasmen, die keine Zellwand und damit auch keine Mureinhülle besitzen, sowie die Planctomyceten,^[4] die eine proteinreiche S-Layer-Zellwand aufweisen.

Das Fehlen von Peptidoglycan ist eines^[5] der Definitionsmerkmale der Archaea (Domäne Archaea^[2], früher Archaebakterien).^[3] Bei einigen Archaeen, z. B. bei den Methanobacteriales und den Methanopyrales wurde das sog. Pseudopeptidoglycan (pseudomurein) gefunden und seine Biosynthese beschrieben.^[6][7]

Peptidoglycan ist an der Zweiteilung (binary fission) der Bakterien beteiligt. Die zellwandlosen L-Formen von Bakterien und Mykoplasmen (früher als PPLOs – pleuropneumonia-like organisms bezeichnet) vermehren sich nicht durch Zweiteilung, sondern durch einen Knospungsmechanismus.^[8][9]

Während der frühen Evolution der Organismen war die Abgrenzung der ersten Lebensstrukturen von der Umgebung (z. B. durch Membranen, Wände) die Voraussetzung für die Bildung von Zellen (Zellularisierung). Dabei war die Erfindung von festen Peptidoglycan-Zellwänden bei den Bakterien wohl die Grundlage für deren erfolgreiche Entwicklung, Ausbreitung und Besiedelung praktisch aller Habitate der Geosphäre und Hydrosphäre.^[10][11]

1. ↑ Murus bei Lateinwiki.de (Memento vom 7. Mai 2010 im Internet Archive), abgerufen am 2. November 2009.
2. ↑ ^{a b} Carl R. Woese, Otto Kandler, Mark L. Wheelis: Towards a natural system of organisms: Proposal of the domains Archaea, Bacteria and Eucarya. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 87, Nr. 12, 1990, S. 4576–4579, doi:10.1073/pnas.87.12.4576, PMID 2112744, PMC 54159 (freier Volltext). 
3. ↑ ^{a b} Michael T. Madigan, John M. Martinko, Kelly S. Bender, Daniel H. Buckley, David A. Stahl: Brock Biology of Microorganisms. 14. Auflage. Pearson Education Limited, Boston u. a. 2015, ISBN 978-1-292-01831-7, S. 66 ff. 
4. ↑ Wissenschaft-Online-Lexika: Eintrag zu Planctomycetales im Lexikon der Biologie, abgerufen am 15. Februar 2012.
5. ↑ Otto Kandler, Hans Hippe: Lack of peptidoglycan in the cell walls of Methanosarcina barkeri. In: Archives of Microbiology. Band 113, Nr. 1-2, Januar 1977, S. 57–60, doi:10.1007/BF00428580, PMID 889387. 
6. ↑ Helmut König, Otto Kandler, Walter Hammes: Biosynthesis of pseudomurein: isolation of putative precursors from Methanobacterium thermoautotrophicum. In: Canadian Journal of Microbiology. Band 35, Nr. 1, 1989, S. 176–181, doi:10.1139/m89-027, PMID 2720492. 
7. ↑ Otto Kandler, Helmut König: Cell wall polymers in Archaea (Archaebacteria). In: Cellular and Molecular Life Sciences. Band 54, Nr. 4, 1998, S. 305–308, doi:10.1007/s000180050156, PMID 9614965. 
8. ↑ Gertraud Kandler, Otto Kandler: Untersuchungen über die Morphologie und die Vermehrung der pleuropneumonie-ähnlichen Organismen und der L-Phase der Bakterien. I. Lichtmikroskopische Untersuchungen. In: Archiv für Mikrobiologie. Band 21, Nr. 2, 1954, S. 178–201, doi:10.1007/BF01816378, PMID 14350641 (badw.de [PDF] Artikel auch in Englisch verfügbar). 
9. ↑ M. Leaver, P. Domínguez-Cuevas, J. M. Coxhead, R. A. Daniel and Jeff Errington: Life without a wall or division machine in Bacillus subtilis. In: Nature. Band 457, 1. Februar 2009, S. 849–853 (nature.com – Corrigendum: Band 460, Nr. 7254, 2009, S. 538). 
10. ↑ Otto Kandler: The early diversification of life. In: Stefan Bengtson (Hrsg.): Early Life on Earth. Nobel Symposium 84. Columbia U.P., New York 1994, ISBN 978-0-231-08088-0, S. 152–160. 
11. ↑ Otto Kandler: The early diversification of life and the origin of the three domains: A proposal. In: Jürgen Wiegel, Michael W.W. Adams (Hrsg.): Thermophiles: The keys to molecular evolution and the origin of life? Taylor and Francis Ltd., London 1998, ISBN 0-203-48420-7, S. 19–31 (google.de).