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1.
EMBO J ; 39(6): e103412, 2020 03 16.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-32090355

RESUMO

Bacterial cyclic-di-GMP (c-di-GMP) production is associated with biofilm development and the switch from acute to chronic infections. In Pseudomonas aeruginosa, the diguanylate cyclase (DGC) SiaD and phosphatase SiaA, which are co-transcribed as part of a siaABCD operon, are essential for cellular aggregation. However, the detailed functions of this operon and the relationships among its constituent genes are unknown. Here, we demonstrate that the siaABCD operon encodes for a signaling network that regulates SiaD enzymatic activity to control biofilm and aggregates formation. Through protein-protein interaction, SiaC promotes SiaD diguanylate cyclase activity. Biochemical and structural data revealed that SiaB is an unusual protein kinase that phosphorylates SiaC, whereas SiaA phosphatase can dephosphorylate SiaC. The phosphorylation state of SiaC is critical for its interaction with SiaD, which will switch on or off the DGC activity of SiaD and regulate c-di-GMP levels and subsequent virulence phenotypes. Collectively, our data provide insights into the molecular mechanisms underlying the modulation of DGC activity associated with chronic infections, which may facilitate the development of antimicrobial drugs.


Assuntos
Biofilmes/crescimento & desenvolvimento , Proteínas de Escherichia coli/metabolismo , Fósforo-Oxigênio Liases/metabolismo , Pseudomonas aeruginosa/fisiologia , Transdução de Sinais , Proteínas de Bactérias/genética , Proteínas de Bactérias/metabolismo , GMP Cíclico/análogos & derivados , GMP Cíclico/metabolismo , Proteínas de Escherichia coli/genética , Regulação Bacteriana da Expressão Gênica , Fenótipo , Fósforo-Oxigênio Liases/genética , Pseudomonas aeruginosa/enzimologia , Pseudomonas aeruginosa/genética , Pseudomonas aeruginosa/patogenicidade , Virulência
3.
Elife ; 102021 09 09.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-34498587

RESUMO

Cyclic-di-guanosine monophosphate (c-di-GMP) is an important effector associated with acute-chronic infection transition in Pseudomonas aeruginosa. Previously, we reported a signaling network SiaABCD, which regulates biofilm formation by modulating c-di-GMP level. However, the mechanism for SiaD activation by SiaC remains elusive. Here we determine the crystal structure of SiaC-SiaD-GpCpp complex and revealed a unique mirror symmetric conformation: two SiaD form a dimer with long stalk domains, while four SiaC bind to the conserved motifs on the stalks of SiaD and stabilize the conformation for further enzymatic catalysis. Furthermore, SiaD alone exhibits an inactive pentamer conformation in solution, demonstrating that SiaC activates SiaD through a dynamic mechanism of promoting the formation of active SiaD dimers. Mutagenesis assay confirmed that the stalks of SiaD are necessary for its activation. Together, we reveal a novel mechanism for DGC activation, which clarifies the regulatory networks of c-di-GMP signaling.


Assuntos
Proteínas de Bactérias/metabolismo , Fosfatos de Dinucleosídeos/metabolismo , Proteínas de Escherichia coli/metabolismo , Fósforo-Oxigênio Liases/metabolismo , Pseudomonas aeruginosa/enzimologia , Proteínas de Bactérias/química , Proteínas de Bactérias/genética , Sítios de Ligação , Biofilmes/crescimento & desenvolvimento , Catálise , Fosfatos de Dinucleosídeos/química , Ativação Enzimática , Proteínas de Escherichia coli/química , Proteínas de Escherichia coli/genética , Fósforo-Oxigênio Liases/química , Fósforo-Oxigênio Liases/genética , Ligação Proteica , Conformação Proteica , Pseudomonas aeruginosa/genética , Pseudomonas aeruginosa/crescimento & desenvolvimento , Transdução de Sinais , Relação Estrutura-Atividade
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