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A novel subfamily of bacterial AAT-fold basic amino acid decarboxylases and functional characterization of its first representative: Pseudomonas aeruginosa LdcA

Authors :
Pierre Simon Garcia
Diego Carriel
Céline Brochier-Armanet
Sylvie Elsen
François Fenaille
Florence Castelli
Patricia Lamourette
Irina Gutsche
Elsen, Sylvie
Gutsche, Irina
Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 )
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-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)
Bioinformatique, phylogénie et génomique évolutive (BPGE)
Département PEGASE [LBBE] (PEGASE)
Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (LEMM)
Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI)
Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS)
Université Paris-Saclay-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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Pathogenèse bactérienne et réponses cellulaires (PBRC)
Biologie du Cancer et de l'Infection (BCI )
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-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)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-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)
ANR-16-CE02-0005,Arch-Evol,Approches phylogenomiques pour étudier l'origine et évolution des Archées(2016)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
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)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-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)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Thomas, Frank
Source :
Genome Biology and Evolution 11 (10), 3058-3075. (2018), Genome Biology and Evolution, Genome Biology and Evolution, 2018, 10 (11), pp.3058-3075. ⟨10.1093/gbe/evy228⟩, Genome Biology and Evolution, Society for Molecular Biology and Evolution, 2018, 10 (11), pp.3058-3075. ⟨10.1093/gbe/evy228⟩

Abstract

International audience; Polyamines are small amino-acid derived polycations capable of binding negatively charged macromolecules. Bacterial polyamines are structurally and functionally diverse, and are mainly produced biosynthetically by pyridoxal-5-phosphate-dependent amino acid decarboxylases referred to as Lysine-Arginine-Ornithine decarboxylases (LAOdcs). In a phylogenetically limited group of bacteria, LAOdcs are also induced in response to acid stress. Here, we performed an exhaustive phylogenetic analysis of the AAT-fold LAOdcs which showcased the ancient nature of their short forms in Cyanobacteria and Firmicutes, and emergence of distinct subfamilies of long LAOdcs in Proteobacteria. We identified a novel subfamily of lysine decarboxylases, LdcA, ancestral in Betaproteobacteria and Pseudomonadaceae. We analyzed the expression of LdcA from Pseudomonas aeruginosa, and uncovered its role, intimately linked to cadaverine (Cad) production, in promoting growth and reducing persistence of this multidrug resistant human pathogen during carbenicillin treatment. Finally, we documented a certain redundancy in the function of the three main polyamines-Cad, putrescine (Put), and spermidine (Spd)-in P. aeruginosa by demonstrating the link between their intracellular level, as well as the capacity of Put and Spd to complement the growth phenotype of the ldcA mutant.

Details

Language :
English
ISSN :
17596653
Database :
OpenAIRE
Journal :
Genome Biology and Evolution
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2bfccb7d6bb48ad64236b4bc5689b623
Full Text :
https://doi.org/10.1093/gbe/evy228