The β-Lactamase Gene Regulator AmpR Is a Tetramer That Recognizes and Binds the d-Ala-d-Ala Motif of Its Repressor UDP-N-acetylmuramic Acid (MurNAc)-pentapeptide
Notice bibliographique
Résumé
Inducible expression of chromosomal AmpC β-lactamase is a major cause of β-lactam antibiotic resistance in the Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa and Enterobacteriaceae. AmpC expression is induced by the LysR-type transcriptional regulator (LTTR) AmpR, which activates ampC expression in response to changes in peptidoglycan (PG) metabolite levels that occur during exposure to β-lactams. Under normal conditions, AmpR represses ampC transcription by binding the PG precursor UDP- N -acetylmuramic acid (MurNAc)-pentapeptide. When exposed to β-lactams, however, PG catabolites (1,6-anhydroMurNAc-peptides) accumulate in the cytosol, which have been proposed to competitively displace UDP-MurNAc-pentapeptide from AmpR and convert it into an activator of ampC transcription. Here we describe the molecular interactions between AmpR (from Citrobacter freundii ), its DNA operator, and repressor UDP-MurNAc-pentapeptide. Non-denaturing mass spectrometry revealed AmpR to be a homotetramer that is stabilized by DNA containing the T-N 11 -A LTTR binding motif and revealed that it can bind four repressor molecules in an apparently stepwise manner. A crystal structure of the AmpR effector-binding domain bound to UDP-MurNAc-pentapeptide revealed that the terminal d-Ala-d-Ala motif of the repressor forms the primary contacts with the protein. This observation suggests that 1,6-anhydroMurNAc-pentapeptide may convert AmpR into an activator of ampC transcription more effectively than 1,6-anhydroMurNAc-tripeptide (which lacks the d-Ala-d-Ala motif). Finally, small angle x-ray scattering demonstrates that the AmpR·DNA complex adopts a flat conformation similar to the LTTR protein AphB and undergoes only a slight conformational change when binding UDP-MurNAc-pentapeptide. Modeling the AmpR·DNA tetramer bound to UDP-MurNAc-pentapeptide predicts that the UDP-MurNAc moiety of the repressor participates in modulating AmpR function. Background: Peptidoglycan metabolites regulate AmpR-mediated control of ampC β-lactamase expression. Results: AmpR binds DNA as a tetramer and interacts with up to four copies of its repressor UDP-MurNAc-pentapeptide via its d-Ala-d-Ala motif. Conclusion: d-Ala-d-Ala recognition supports 1,6-anhydroMurNAc-pentapeptide as an AmpR activator, probably through competitive binding with UDP-MurNAc-pentapeptide. Significance: Understanding how peptidoglycan metabolites modulate AmpR provides insight into how β-lactam classes differentially induce ampC expression.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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