Biosynthesis of CMP-<i>N</i>,<i>N</i>′-Diacetyllegionaminic Acid from UDP-<i>N</i>,<i>N</i>′-Diacetylbacillosamine in <i>Legionella pneumophila</i>
Notice bibliographique
Résumé
Legionaminic acid is a nine-carbon alpha-keto acid that is similar in structure to other members of the sialic acid family that includes neuraminic acid and pseudaminic acid. It is found as a component of the lipopolysaccharide in several bacterial species and is perhaps best known for its presence in the O-antigen of the causative agent of Legionnaires' disease, Legionella pneumophila. In this work, the enzymes responsible for the biosynthesis and activation of N, N'-diacetyllegionaminic acid are identified for the first time. A cluster of three L. pneumophila genes bearing homology to known sialic acid biosynthetic genes ( neuA,B,C) were cloned and overexpressed in Escherichia coli. The NeuC homologue was found to be a hydrolyzing UDP- N, N'-diacetylbacillosamine 2-epimerase that converts UDP- N, N'-diacetylbacillosamine into 2,4-diacetamido-2,4,6-trideoxymannose and UDP. Stereochemical and isotopic labeling studies showed that the enzyme utilizes a mechanism involving an initial anti elimination of UDP to form a glycal intermediate and a subsequent syn addition of water to generate product. This is similar to the hydrolyzing UDP- N-acetylglucosamine 2-epimerase (NeuC) of sialic acid biosynthesis, but the L. pneumophila enzyme would not accept UDP-GlcNAc as an alternate substrate. The NeuB homologue was found to be a N, N'-diacetyllegionaminic acid synthase that condenses 2,4-diacetamido-2,4,6-trideoxymannose with phosphoenolpyruvate (PEP), although the in vitro activity of the recombinant enzyme (isolated as a MalE fusion protein) was very low. The synthase activity was dependent on the presence of a divalent metal ion, and the reaction proceeded via a C-O bond cleavage process, similar to the reactions catalyzed by the sialic acid and pseudaminic acid synthases. Finally, the NeuA homologue was shown to possess the CMP- N, N'-diacetyllegionaminic acid synthetase activity that generates the activated form of legionaminic acid used in lipopolysaccharide biosynthesis. Together, the three enzymes constitute a pathway that converts a UDP-linked bacillosamine derivative into a CMP-linked legionaminic acid derivative.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,003 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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