細菌中のグルコースおよびその他の炭水化物の輸送体

グルコースは間違いなく、最も重要なエネルギー担体、代謝産物の炭素源、および生命のすべての王国におけるバイオポリマーのビルディングブロックです。動物の臓器と組織の適切な機能は、血流からのグルコースの連続的な供給に依存します。ほとんどの動物は、主にグルコース、ガラクトース、フルクトースの少数の単糖類のみを吸収できますが、他のすべての糖オリゴ糖および食繊維は、下部腸の微生物叢によって分解および代謝されます。対照的に、細菌は雑食性です。それらは、構造的に異なる糖を輸入および代謝することができ、異なる種のコンソーシアムとして、自然界で発生するほとんどすべての糖、砂糖誘導体、オリゴ糖を利用できます。バクテリアには、ATP、プロトンの動機、および高エネルギーの解糖中間ホスホエノールピルビン酸（PEP）によってエネルギー化された急な濃度勾配に対する糖の取り込みのための膜輸送システムがあります。さまざまな取り込みメカニズムと広範な重複する基質特異性により、細菌は変化する環境に迅速に適応し、コロニー化することができます。ここでは、（i）ATP依存性カセット（ABC）トランスポーター、（ii）主要ファシリテーター（MFS）スーパーファミリープロトンシンパーター、（iii）ナトリウム溶質シンポーター（SSS）および（IV）酵素の細菌代表の構造とメカニズムをレビューします。II細菌PEP依存性ホスホトランスフェラーゼ系（PTS）のII積分膜サブユニット。さまざまな細菌種におけるトランスポーター遺伝子の分布とそれらの系統発生関係についての短い概要を説明します。一部の砂糖輸送体は、バクテリオファージDNAおよび抗菌毒素（バクテリオシン）の輸入のためにハイジャックされ、極性抗生物質の浸透を促進します。最後に、特定の糖輸送体の発現と活性が、糖の利用可能性に応じてどのように制御され、糖の存在と摂取が病原性と宿主ミクロバイオ症の相互作用にどのように影響するかを説明します。

Glucose arguably is the most important energy carrier, carbon source for metabolites and building block for biopolymers in all kingdoms of life. The proper function of animal organs and tissues depends on the continuous supply of glucose from the bloodstream. Most animals can resorb only a small number of monosaccharides, mostly glucose, galactose and fructose, while all other sugars oligosaccharides and dietary fibers are degraded and metabolized by the microbiota of the lower intestine. Bacteria, in contrast, are omnivorous. They can import and metabolize structurally different sugars and, as a consortium of different species, utilize almost any sugar, sugar derivative and oligosaccharide occurring in nature. Bacteria have membrane transport systems for the uptake of sugars against steep concentration gradients energized by ATP, the proton motive force and the high energy glycolytic intermediate phosphoenolpyruvate (PEP). Different uptake mechanisms and the broad range of overlapping substrate specificities allow bacteria to quickly adapt to and colonize changing environments. Here, we review the structures and mechanisms of bacterial representatives of (i) ATP-dependent cassette (ABC) transporters, (ii) major facilitator (MFS) superfamily proton symporters, (iii) sodium solute symporters (SSS) and (iv) enzyme II integral membrane subunits of the bacterial PEP-dependent phosphotransferase system (PTS). We give a short overview on the distribution of transporter genes and their phylogenetic relationship in different bacterial species. Some sugar transporters are hijacked for import of bacteriophage DNA and antibacterial toxins (bacteriocins) and they facilitate the penetration of polar antibiotics. Finally, we describe how the expression and activity of certain sugar transporters are controlled in response to the availability of sugars and how the presence and uptake of sugars may affect pathogenicity and host-microbiota interactions.