Lily Mijouin, Emeline Bouffartigues, Thomas Clamens, Olivier Lesouhaitier, Thibaut Rosay, Alexis Bazire, Alain Dufour, Christian Hulen, Nicholas J. Harmer, Marc G. J. Feuilloley, Jacques-Aurélien Sergent, Anne-Sophie Blier, Wilfrid Boireau, Julien Vieillard, Suraya Diaz, Brice Hoffmann, Laboratoire de Microbiologie Signaux et Microenvironnement (LMSM), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU), EA3884, Université de Bretagne Sud (UBS), School of Biosciences, University of Kent [Canterbury], Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine, Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Chimie Organique et Bioorganique : Réactivité et Analyse (COBRA), Institut de Chimie Organique Fine (IRCOF), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie Organique Fine (IRCOF), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Considerable evidence exists that bacteria detect eukaryotic communication molecules and modify their virulence accordingly. In previous studies, it has been demonstrated that the increasingly antibiotic-resistant pathogen Pseudomonas aeruginosa can detect the human hormones brain natriuretic peptide (BNP) and C-type natriuretic peptide (CNP) at micromolar concentrations. In response, the bacterium modifies its behavior to adapt to the host physiology, increasing its overall virulence. The possibility of identifying the bacterial sensor for these hormones and interfering with this sensing mechanism offers an exciting opportunity to directly affect the infection process. Here, we show that BNP and CNP strongly decrease P. aeruginosa biofilm formation. Isatin, an antagonist of human natriuretic peptide receptors (NPR), prevents this effect. Furthermore, the human NPR-C receptor agonist cANF4-23 mimics the effects of natriuretic peptides on P. aeruginosa, while sANP, the NPR-A receptor agonist, appears to be weakly active. We show in silico that NPR-C, a preferential CNP receptor, and the P. aeruginosa protein AmiC have similar three-dimensional (3D) structures and that both CNP and isatin bind to AmiC. We demonstrate that CNP acts as an AmiC agonist, enhancing the expression of the ami operon in P. aeruginosa. Binding of CNP and NPR-C agonists to AmiC was confirmed by microscale thermophoresis. Finally, using an amiC mutant strain, we demonstrated that AmiC is essential for CNP effects on biofilm formation. In conclusion, the AmiC bacterial sensor possesses structural and pharmacological profiles similar to those of the human NPR-C receptor and appears to be a bacterial receptor for human hormones that enables P. aeruginosa to modulate biofilm expression., IMPORTANCE The bacterium Pseudomonas aeruginosa is a highly dangerous opportunist pathogen for immunocompromised hosts, especially cystic fibrosis patients. The sites of P. aeruginosa infection are varied, with predominance in the human lung, in which bacteria are in contact with host molecular messengers such as hormones. The C-type natriuretic peptide (CNP), a hormone produced by lung cells, has been described as a bacterial virulence enhancer. In this study, we showed that the CNP hormone counteracts P. aeruginosa biofilm formation and we identified the bacterial protein AmiC as the sensor involved in the CNP effects. We showed that AmiC could bind specifically CNP. These results show for the first time that a human hormone could be sensed by bacteria through a specific protein, which is an ortholog of the human receptor NPR-C. The bacterium would be able to modify its lifestyle by favoring virulence factor production while reducing biofilm formation.