[Structures of rhizobial lipopolysaccharides and their role in symbiosis process]

Postepy Biochem. 2020 Mar 26;66(1):49-61. doi: 10.18388/pb.2020_316. Print 2020 Mar 31.
[Article in Polish]

Abstract

Lipopolysaccharides synthesized by rhizobia have a various structure. Differences are observed in lipid A (considered as the most conservative part of LPS), in the core region, and in the O-specific polysaccharide. Lipids A may have different compositions of the sugar backbone and the acylation pattern. The core region of rhizobia mainly consists of hexoses, uronic acids, N-acetylquinohozamine, and Kdo, but has no heptose region typical for enterobacteria. The O-PSs may have a different structure even among strains of the same species. They are built of various monosaccharides and are often hydrophobic. An appropriate structure of LPS domains is required for establishment of an effective symbiosis between bacteria and their plant host. Changes in the structure of LPS (most often caused by mutations) resulted in a decrease in efficiency or failure of atmospheric nitrogen fixation. Complete LPS protects symbiotic bacteria penetrating plant cells and determines the proper organization and maturation of symbiosomes.

Lipopolisacharydy produkowane przez rizobia mają bardzo zróżnicowaną strukturę. Różnice obserwuje się zarówno w lipidzie A (uważanym za najbardziej konserwatywną część LPS), w obrębie regionu rdzeniowego oraz polisacharydu O-swoistego. Lipidy A różnią się między sobą szkieletem cukrowym oraz schematem acylacji. W skład regionu rdzeniowego rizobiów wchodzą głównie heksozy, kwasy uronowe, N-acetylochinowozamina i Kdo, a brakuje w nich typowych dla enterobakterii heptoz. Natomiast O-PSy mogą mieć odmienną strukturę nawet wśród szczepów tego samego gatunku. Zbudowane są z różnych monocukrów i często mają charakter hydrofobowy. Odpowiednia struktura każdej z domen LPS jest wymagana do nawiązania efektywnej symbiozy na poziomie bakteria-roślinny gospodarz. Skutkiem zmian w strukturze LPS (najczęściej powodowanych mutacjami) było zmniejszenie wydajności, bądź brak wiązania azotu atmosferycznego. Kompletny LPS chroni bakterie symbiotyczne wnikające do wnętrza komórek roślinnych oraz decyduje o właściwej organizacji i dojrzewaniu symbiosomów.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Lipopolysaccharides / chemistry*
  • Lipopolysaccharides / metabolism*
  • Nitrogen Fixation
  • Plants / metabolism*
  • Plants / microbiology*
  • Rhizobium / chemistry*
  • Rhizobium / metabolism*
  • Symbiosis*

Substances

  • Lipopolysaccharides