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Enregistrement W2985270845 · doi:10.1101/837344

Identification of the Clostridial cellulose synthase and characterization of the cognate glycosyl hydrolase, CcsZ

2019· preprint· en· W2985270845 sur OpenAlexafffund
William T. Scott, Brian Lowrance, Alexander C. Anderson, Joel T. Weadge

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2019
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueBacterial biofilms and quorum sensing
Établissements canadiensWilfrid Laurier University
Organismes subventionnairesNational Research Council CanadaCanadian Institutes of Health ResearchNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaWestern Economic Diversification CanadaWilfrid Laurier UniversityUniversity of SaskatchewanCanadian Light Source
Mots-clésClostridiaGlycoside hydrolaseBiochemistryBacteriaGlycosylBiofilmMicrobiologyBiologyClostridiumHydrolaseCellulaseCelluloseChemistryEnzymeGenetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Biofilms are community structures of bacteria enmeshed in a self-produced matrix of exopolysaccharides. The biofilm matrix serves numerous roles, including resilience and persistence, making biofilms a subject of research interest among persistent clinical pathogens of global health importance. Our current understanding of the underlying biochemical pathways responsible for biosynthesis of these exopolysaccharides is largely limited to Gram-negative bacteria. Clostridia are a class of Gram-positive, anaerobic and spore-forming bacteria, and include the important human pathogens Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, and Clostridioides difficile , among numerous others. Clostridia have been reported to form biofilms composed of cellulose, although the specific loci which encode the cellulose synthase have not been identified. Here, we report the discovery of a gene cluster, which we named ccsABZCD , among selected bacteria within class Clostridia that appears to encode a synthase complex responsible for polymerization, modification, and export of an O-acetylated cellulose exopolysaccharide. To test this hypothesis, we subcloned the putative glycoside hydrolase CcsZ and solved the X-ray crystal structure of both apo- and product-bound CcsZ. Our results demonstrate that CcsZ is in fact an endo -acting cellulase belonging to glycoside hydrolase family 5 (GH-5). This is in contrast to the Gram-negative cellulose synthase, which instead encodes BcsZ, a structurally distinct GH-8. We further show CcsZ is capable of hydrolysis of the soluble mock substrate carboxymethylcellulose (CMC) with a pH optimum of 4.5. The data we present here serves as an entry point to an understanding of biofilm formation among class Clostridia and allowed us to predict a model for Clostridial cellulose synthesis. Author summary Biofilms are communities of microorganisms that enmesh themselves in a protective matrix of elf-produced polysaccharide materials. Biofilms have demonstrated roles in both virulence and persistence among bacterial pathogens of global health importance. The class Clostridia are a polyphyletic grouping of primarily Gram-positive, anaerobic and spore-forming bacteria which contain the important and well-studied human pathogens Clostridioides difficile, Clostridium botulinum, and Clostridium perfringens, among others. Bacteria belonging to class Clostridia have been anecdotally reported to form biofilms made of cellulose, although the molecular mechanisms governing their production has not before been described. In this work, we identify a gene cluster, which we name ccsABZHI , for the C lostridial c ellulose s ynthase, which bears remarkable similarity to molecular machinery required for the production of cellulose biofilms in other Gram-negative bacteria. We further biochemically characterize one of these enzymes, CcsZ, a predicted endoglucanase which we predicted from our model should cleave cellulose exopolysaccharides. We show that CcsZ is in fact capable of this activity and belongs to a broader family of glycoside hydrolases with unexpected taxonomic diversity. Our work represents an entry point towards an understanding of the molecular mechanisms governing cellulose biofilm formation in Gram-positive bacteria.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,005

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,006
Tête enseignante GPT0,189
Écart entre enseignants0,184 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2019
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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