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D3 噬菌体 α-聚合酶抑制剂 (Iap) 肽通过模拟铜绿假单胞菌中的链长调节剂 Wzz 来破坏 O-抗原生物合成。

The D3 bacteriophage α-polymerase inhibitor (Iap) peptide disrupts O-antigen biosynthesis through mimicry of the chain length regulator Wzz in Pseudomonas aeruginosa.

机构信息

Department of Molecular and Cellular Biology, University of Guelph, Guelph, ON, Canada.

出版信息

J Bacteriol. 2013 Oct;195(20):4735-41. doi: 10.1128/JB.00903-13. Epub 2013 Aug 16.

Abstract

Lysogenic bacteriophage D3 causes seroconversion of Pseudomonas aeruginosa PAO1 from serotype O5 to O16 by inverting the linkage between O-specific antigen (OSA) repeat units from α to β. The OSA units are polymerized by Wzy to modal lengths regulated by Wzz1 and Wzz2. A key component of the D3 seroconversion machinery is the inhibitor of α-polymerase (Iap) peptide, which is able to solely suppress α-linked long-chain OSA production in P. aeruginosa PAO1. To establish the target specificity of Iap for Wzyα, changes in OSA phenotypes were examined via Western immunoblotting for wzz1 and wzz2 single-knockout strains, as well as a wzz1 wzz2 double knockout, following the expression of iap from a tuneable vector. Increased induction of Iap expression completely abrogated OSA production in the wzz1 wzz2 double mutant, while background levels of OSA production were still observed in either of the single mutants. Therefore, Iap inhibition of OSA biosynthesis was most effective in the absence of both Wzz proteins. Sequence alignment analyses revealed a high degree of similarity between Iap and the first transmembrane segment (TMS) of either Wzz1 or Wzz2. Various topology prediction analyses of the Iap sequence consistently predicted the presence of a single TMS, suggesting a propensity for Iap to insert itself into the inner membrane (IM). The compromised ability of Iap to abrogate Wzyα function in the presence of Wzz1 or Wzz2 provides compelling evidence that inhibition occurs after Wzyα inserts itself into the IM and is achieved through mimicry of the first TMS from the Wzz proteins of P. aeruginosa PAO1.

摘要

溶原性噬菌体 D3 通过将 O 特异性抗原(OSA)重复单元从α到β反转,使铜绿假单胞菌 PAO1 从 O 血清型 5 转变为 O16。OSA 单元由 Wzy 聚合,聚合长度由 Wzz1 和 Wzz2 调节。D3 血清型转换机制的关键组成部分是α-聚合酶抑制剂(Iap)肽,它能够单独抑制铜绿假单胞菌 PAO1 中α连接的长链 OSA 的产生。为了确定 Iap 对 Wzyα的靶标特异性,通过 Western 免疫印迹法检查了 OSA 表型的变化,方法是在可调节载体上表达 iap 后,检测 wzz1 和 wzz2 单敲除菌株以及 wzz1 wzz2 双敲除菌株的 wzz1 和 wzz2。Iap 表达的增加完全消除了 wzz1 wzz2 双突变体中 OSA 的产生,而在任一个单突变体中仍观察到背景水平的 OSA 产生。因此,在没有两种 Wzz 蛋白的情况下,Iap 对 OSA 生物合成的抑制作用最为有效。序列比对分析显示,Iap 与 Wzz1 或 Wzz2 的第一个跨膜段(TMS)之间具有高度相似性。对 Iap 序列的各种拓扑预测分析一致预测存在单个 TMS,表明 Iap 有插入内膜(IM)的倾向。在存在 Wzz1 或 Wzz2 的情况下,Iap 削弱其消除 Wzyα 功能的能力,这有力地证明了抑制作用发生在 Wzyα插入 IM 之后,并通过模仿铜绿假单胞菌 PAO1 的 Wzz 蛋白的第一个 TMS 来实现。

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