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Non-specific interference of cobalt with siderophore-dependent iron uptake pathways

Authors :
Bénédicte Pesset
Pamela Saint Auguste
Olivier Cunrath
Dirk Bumann
Odile Sismeiro
Julien Pérard
Quentin Perraud
Isabelle Michaud-Soret
Isabelle J. Schalk
Rachel Legendre
Anne Forster
Pierre Fechter
Ana Carballido Lopez
Jean Yves Coppée
Gaëtan L. A. Mislin
Gwenaëlle Graulier
Hugo Varet
Biotechnologie et signalisation cellulaire (BSC)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de recherche de l'Ecole de biotechnologie de Strasbourg (IREBS)
Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Transcriptome et Epigénome (PF2)
Institut Pasteur [Paris]
Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB
Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Focal Area Infection Biology, Biozentrum
University of Basel (Unibas)
This work was partly funded by the Centre National de la Recherche Scientifique. O. Cunrath held a fellowship from the French Ministère de la Recherche et de la Technologie (3 years) and the FRM (Fondation pour la Recherche Médicale, 6 months). A. Y. Carballido Lopez held a fellowship from the University of Strasbourg (IDEX) and B. Pesset from the DGA (Direction Générale des l’Armement). J. P. and I. M. S. thank the Laboratory of Excellence GRAL (grant ANR-11-LABX-49-01) and the Labex ARCANE (grant ANR-11-LABX-0003-01). The Transcriptome and Epigenome Platform is a member of the France Génomique consortium (ANR10-NBS-09-08).
We thank Dr A. Boos and P. Ronot (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien, Strasbourg) for their help in the ICP-AES measurements.
ANR-11-LABX-0003,ARCANE,Grenoble, une chimie bio-motivée(2011)
Biologie des Métaux (BioMet)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Bioinformatique évolutive - Evolutionary Bioinformatics
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris]
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de recherche de l'Ecole de biotechnologie de Strasbourg (IREBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Institut Pasteur [Paris] (IP)
Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Metallomics, Metallomics, Royal Society of Chemistry, 2019, 11 (11), pp.1937-1951. ⟨10.1039/C9MT00195F⟩, Metallomics, Royal Society of Chemistry, 2019, 11, pp.1937-1951. ⟨10.1039/c9mt00195f⟩, Metallomics, 2019, 11 (11), pp.1937-1951. ⟨10.1039/C9MT00195F⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

International audience; Much data shows that biological metals other than Fe3+ can interfere with Fe3+ acquisition by siderophores in bacteria. Siderophores are small Fe3+ chelators produced by the microorganisms to obtain access to Fe3+. Here, we show that Co2+ is imported into Pseudomonas aeruginosa cells in a complex with the siderophore pyochelin (PCH) by the ferri-PCH outer membrane transporter FptA. Moreover, the presence of Co2+ in the bacterial environment strongly affects the production of PCH. Proteomic and transcriptomic approaches showed that a decrease of PCH production is associated with repression of the expression of the genes involved in PCH biosynthesis. We used various molecular biology approaches to show that this repression is not Fur-(ferric uptake transcriptional regulator) dependent but due to competition of PCH-Co with PCH-Fe for PchR (transcriptional activator), thus inhibiting the formation of PchR-PCH-Fe and consequently the expression of the PCH genes. We observed a similar mechanism of repression of PCH production, but to a lesser extent, by Ni2+, but not for Zn2+, Cu2+, or Mn2+. Here, we show, for the first time at a molecular level, how the presence of a contaminant metal can interfere with Fe3+ acquisition by the siderophores PCH and PVD.

Details

Language :
English
ISSN :
17565901 and 1756591X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Metallomics, Metallomics, Royal Society of Chemistry, 2019, 11 (11), pp.1937-1951. ⟨10.1039/C9MT00195F⟩, Metallomics, Royal Society of Chemistry, 2019, 11, pp.1937-1951. ⟨10.1039/c9mt00195f⟩, Metallomics, 2019, 11 (11), pp.1937-1951. ⟨10.1039/C9MT00195F⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....1ce13333abe5a8ac5813f6f49ea440a3