Lipopolysaccharid (LPS) ist ein Molekül, das Bestandteil der äußeren Membran gramnegativer Bakterien ist . Das Molekül kann auch als Endotoxin bezeichnet werden. LPS kann dazu beitragen, das Bakterium vor der Abwehr des Wirts zu schützen und zur Erkrankung des Wirts beizutragen.

Das LPS umfasst einen Großteil des Teils der äußeren Membran, der zur Außenseite des Bakteriums ausgerichtet ist. In diesem äußeren „Faltblatt“ der Membran befinden sich weniger Phospholipidmoleküle als auf der Innenseite der Membran. Aufgrund des Vorhandenseins von Lipopolysaccharid ist die Konstruktion der äußeren Membran asymmetrisch. Im Gegensatz dazu sind die innere Membran von gramnegativen Bakterien und die einzelne Membran von grampositiven Bakterien symmetrischer, wobei beide Blättchen der Membran aus den gleichen Molekülen bestehen.

Ein komplettes LPS besteht aus einem Lipidanteil und einer Zuckerkette. Die Lipidregion wird durch ein Molekül namens Lipid A im inneren Teil der Membran verankert. Dieser Kern enthält eine Verbindung, die als 2-Keto-3-desoxyoctonsäure oder KDO bekannt ist. Die Lipid-A- und KDO-Anteile von LPS sind allen bakteriellen LPS gemeinsam.

Die andere Region von LPS ist die Zuckerkette. Dieser Teil wird auch als O-Antigen bezeichnet. Das O-Antigen hat seinen Namen von der Tatsache, dass es der äußeren Umgebung ausgesetzt ist und das Ziel der Antikörperbildung durch den Wirt ist. Die hydrophile („wasserliebende“) Zuckerseitenkette erstreckt sich von der Oberfläche der Zelle nach außen in die wässrige Umgebung, die typischerweise viele gramnegative Bakterien umgibt. Es gibt viele chemische Anordnungen der Zuckerkette.

Die Herstellung von LPS ist ein mehrstufiger Prozess, an dem viele Enzyme beteiligt sind . Das komplette LPS-Molekül wird in die äußere Membran eingebaut. Der Biosyntheseweg von LPS wurde durch die Isolierung von Mutanten abgeleitet, die in der LPS-Assemblierung defekt waren.

LPS kann mit mikroskopischen Techniken nach der Bindung von LPS-spezifischen Antikörpern nachgewiesen werden . Zusätzlich kann ein biochemischer Test durchgeführt werden. Der Test verwendet eine Verbindung, die von der Hufeisenkrabbe erhalten wird.

Nicht alle Bakterien haben eine vollständige Zuckerkette. Abhängig von der Bakterienart kann ein Teil der Zuckerkette vorhanden sein oder die Zuckerkette kann vollständig fehlen. Die verschiedenen LPS-Chemikalien haben einen Einfluss auf das Aussehen der Bakterien, wenn sie als Kolonien auf festen Wachstumsmedien gezüchtet werden. Die Bakterien mit der vollständigen Seitenkette können glatt und sogar nass erscheinen, während die Bakterien ohne Seitenkette oft zerknittert und trocken erscheinen. Aus diesem Grund werden Bakterien mit dem vollständigen LPS als glatte Stämme und solche Bakterien ohne Zuckerseitenkette als grobe Stämme bezeichnet. Die dazwischen liegenden Bakterienarten mit einem Teil der Zuckerseitenkette werden als halbraue Stämme bezeichnet.

Die Zusammensetzung des LPS beeinflusst auch die Gesamtchemie der Bakterienoberfläche. Da die aus der Oberfläche herausragenden Zuckerketten hydrophil sind, neigt das Bakterium dazu, wässrige Umgebungen zu bevorzugen. Im Gegensatz dazu macht das Fehlen der Seitenketten den hydrophoben („wasserhassenden“) Lipidanteil des LPS frei. Die Oberfläche solcher Bakterien neigt dazu, hydrophober zu sein. In Lösung neigen die rauen Bakterien dazu, sich zu verklumpen, um das Wasser zu vermeiden. Antibakterielle Verbindungen, die hydrophob sind, dringen eher in raue Stämme ein als in glatte Stämme. Im Darmtrakt von Warmblütern, wo viele gramnegative Bakterien leben, ist der Besitz eines vollständigen LPS vorteilhaft für die Aufnahme hydrophiler Nährstoffe durch die Bakterien.

Die LPS-Struktur hat einen tiefgreifenden Einfluss auf das Potenzial von infektiösen gramnegativen Bakterien, eine Infektion bei Menschen und anderen Tieren zu etablieren. Die Zuckerketten glatter LPS können die Oberflächenproteine der äußeren Membran überlagern und die Proteine vor dem Immunnachweis maskieren. Außerdem kann ein Bakterium die Chemie des O-Antigens variieren, um das Anvisieren von Antikörpern auf die Bakterienoberfläche noch schwieriger zu machen. Im Gegensatz dazu ist die Immunantwort auf einen rauen Stamm, bei dem die Oberflächenproteine nicht getarnt sind, größer und konsistenter.

Lipopolysaccharid ist für den Menschen medizinisch wichtig. Wenn LPS frei von dem Bakterium ist, ist es giftig. Der Teil des LPS, der für die Toxizität verantwortlich ist, ist der Kern und Lipid Ein Teil (das Endotoxin). Endotoxin kann Fieber, eine Abnahme der Anzahl weißer Blutkörperchen und eine Schädigung der Blutgefäße hervorrufen, was zu einem verringerten Blutdruck führt. Bei ausreichend hohen Endotoxinkonzentrationen kann ein Schock einsetzen und der Tod eintreten.

Siehe auch Bakterielle Membranen und Zellwand; Enterotoxin und Exotoxin; Immunisierung