Une nouvelle voie d’import de métaux pour les bactéries pathogènes

Une nouvelle voie d’import de métaux pour les bactéries pathogènes

 

            Le consortium ARN « Anibal » coordonné par le Dr P. Arnoux (LBC, CEA Cadarache) et comptant parmi ses partenaires le groupe du Dr. R. Voulhoux « Systèmes de Sécrétion et Pathogénicité chez Pseudomonas aeruginosa » LISM-IMM-Marseille a récemment découvert chez la bactérie pathogène Staphylococcus aureus une nouvelle voie d’import de métaux impliquant un métallophore proche de la nicotianamine des plantes appelé staphylopine (G. Ghssein et al., Science 2016).

La poursuite de ces travaux vient d'aboutir à la démonstration de l’existence d’une voie analogue chez un autre pathogène, Pseudomonas aeruginosa, impliquée cette fois-ci dans l’import de nickel et surtout de zinc lorsque celui-ci est peu bio-disponible comme par exemple dans les poumons de patients atteints de mucoviscidose. Cette voie implique quatre gènes regroupés en opéron (cntOLMI) dont les produits interviennent dans la synthèse (CntLM), l’export (CntI) puis l’import (CntO) d'un nouveau metallophore que nous avons appelé pseudopaline. La voie de synthèse de la pseudopaline a été complétement caractérisée puis reconstituée in vitro et il apparaît que la pseudopaline diffère de la staphylopine par la présence d'un groupement L-Histidine (vs D-Histidine dans la staphylopine) et d'un groupement a-ketoglutarate (vs pyruvate). Chez P. aeruginosa cette voie est régulée in vivo par la carence en zinc et est largement activée en condition d’infection. Son implication dans la pathogénicité de P. aeruginosa, en particulier dans les infections des patients atteints de mucoviscidose, fait l’objet d’un nouveau consortium de cinq équipes, financé par l’association « Vaincre la Mucoviscidose » et coordonné par le Dr. R. Voulhoux (LISM-IMM).

Référence:

Lhospice S, Gomez NO, Ouerdane L et al. Pseudomonas aeruginosa zinc uptake in chelating environment is primarily mediated by the metallophore pseudopaline. Scientific reports 7, 17132, doi:10.1038/s41598-017-16765-9 (2017).

http://rdcu.be/AFs7

Pseudomonas aeruginosa zinc uptake in chelating environment is primarily mediated by the metallophore pseudopaline

 

Sébastien Lhospice$, Nicolas Oswaldo Gomez$, Laurent Ouerdane$, Catherine Brutesco, Ghassan Ghssein3, Christine Hajjar, Ahmed Liratni, Shuanglong Wang, Pierre Richaud, Sophie Bleves, Geneviève Ball, Elise Borezée-Durant, Ryszard Lobinski, David Pignol, Pascal Arnoux,* and Romé Voulhoux*

 

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ABSTRACT

Metal uptake is vital for all living organisms. In metal scarce conditions a common bacterial strategy consists in the biosynthesis of metallophores, their export in the extracellular medium and the recovery of a metal-metallophore complex through dedicated membrane transporters. Staphylopine is a recently described metallophore distantly related to plant nicotianamine that contributes to the broad-spectrum metal uptake capabilities of Staphylococcus aureus. Here we characterize a four-gene operon (PA4837–PA4834) in Pseudomonas aeruginosa involved in the biosynthesis and trafficking of a staphylopine-like metallophore named pseudopaline. Pseudopaline differs from staphylopine with regard to the stereochemistry of its histidine moiety associated with an alpha ketoglutarate moiety instead of pyruvate. In vivo, the pseudopaline operon is regulated by zinc through the Zur repressor. The pseudopaline system is involved in nickel uptake in poor media, and, most importantly, in zinc uptake in metal scarce conditions mimicking a chelating environment, thus reconciling the regulation of the cnt operon by zinc with its function as the main zinc importer under these metal scarce conditions.