Bacillus anthracisの二次細胞壁多糖類のαおよびβガラクトシル化を担う異なる経路

Distinct Pathways Carry Out α and β Galactosylation of Secondary Cell Wall Polysaccharide in Bacillus anthracis.

• Alice Chateau
• So Young Oh
• Anastasia Tomatsidou
• Inka Brockhausen
• Olaf Schneewind
• Dominique Missiakas

抄録

炭疽病の原因物質である炭疽菌は、表面層（S層）とS層相同性（SLH）ドメインタンパク質の保持に必要な二次細胞壁多糖体（SCWP）を形成している。SCWPの生合成経路が遺伝子的に破壊されると、成長と細胞分裂が障害される。 SCWPは、O-3-α-GalとO-4-β-Galで置換された1つのManNAc残基と2つのGlcNAc残基からなる三糖リピートから構成されている。GalE1によって合成されたUDP-Galは、SCWPリピートを修飾するガラクトシルトランスフェラーゼの基質となる。ここでは、予測されたGT-Aフォールドを持つガラクトシルトランスフェラーゼをコードする遺伝子が、三糖リピートのO-4-β-Gal修飾に必要であることを示す。また、GtsEの活性に重要なDXDモチーフを同定した。三糖リピートのO-3-α-Gal修飾には3つの遺伝子が必要であることを明らかにした。その結果、GtsAはGalを細胞内のUDP-Galからウンデカプレニルリン酸(C-P)へ、GtsBはC-P-Gal中間体を膜側へ、GtsCはGalを三糖リピートへ転写することが明らかになった。の欠失は成長に影響を与えず、ガラクトシル修飾はSCWPの機能には不要であることを示唆している。の欠失は生育に影響を与えないが、欠失した株では生育に影響を与えず、欠失した株では生育に影響を与えることができる。ペプチドグリカンは保存されている細胞外高分子であり、細菌細胞を圧迫から保護する。グラム陽性細菌のペプチドグリカンは、その環境と定義された細菌相互作用を提供するポリマーの付着のための足場として機能する。そのようなポリマーの一つであるSCWPは、その遠位端でピルビニル化されており、S層相同性ドメインを有する分泌タンパク質の受容体として機能している。SCWPのリピートユニットは、3つのガラクトースを含む。 グリコシル化は、自然界で繰り返されるテーマであり、バクテリオファージのような侵入者から保存された分子シグネチャーを隠したり、変更したりするための手段であることが多い。バイオインフォマティクスの予測に基づいて、いくつかのグリコシルトランスフェラーゼファミリーが記述されていますが、研究されているものはほとんどありません。本研究では、SCWPのガラクトシル化を媒介する糖転移酵素について記述する。

, the causative agent of anthrax disease, elaborates a secondary cell wall polysaccharide (SCWP) that is required for the retention of surface layer (S-layer) and S-layer homology (SLH) domain proteins. Genetic disruption of the SCWP biosynthetic pathway impairs growth and cell division. SCWP is comprised of trisaccharide repeats composed of one ManNAc and two GlcNAc residues with O-3-α-Gal and O-4-β-Gal substitutions. UDP-Gal, synthesized by GalE1, is the substrate of galactosyltransferases that modify the SCWP repeat. Here, we show that the gene, which encodes a predicted glycosyltransferase with a GT-A fold, is required for O-4-β-Gal modification of trisaccharide repeats. We identify a DXD motif critical for GtsE activity. Three distinct genes, , , and , are required for O-3-α-Gal modification of trisaccharide repeats. Based on the similarity with other three-component glycosyltransferase systems, we propose that GtsA transfers Gal from cytosolic UDP-Gal to undecaprenyl phosphate (C-P), GtsB flips the C-P-Gal intermediate to the side of the membrane, and GtsC transfers Gal onto trisaccharide repeats. The deletion of does not affect growth , suggesting that galactosyl modifications are dispensable for the function of SCWP. The deletion of , , or leads to a loss of viability, yet and can be deleted in strains lacking or We propose that the loss of viability is caused by the accumulation of undecaprenol-bound precursors and present an updated model for SCWP assembly in to account for the galactosylation of repeat units. Peptidoglycan is a conserved extracellular macromolecule that protects bacterial cells from turgor pressure. Peptidoglycan of Gram-positive bacteria serves as a scaffold for the attachment of polymers that provide defined bacterial interactions with their environment. One such polymer, SCWP, is pyruvylated at its distal end to serve as a receptor for secreted proteins bearing the S-layer homology domain. Repeat units of SCWP carry three galactoses in Glycosylation is a recurring theme in nature and often represents a means to mask or alter conserved molecular signatures from intruders such as bacteriophages. Several glycosyltransferase families have been described based on bioinformatics prediction, but few have been studied. Here, we describe the glycosyltransferases that mediate the galactosylation of SCWP.

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