A bacterial inflammation sensor regulates c-di-GMP signaling, adhesion, and biofilm formation
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT The reactive oxygen species produced during inflammation through the neutrophilic respiratory burst play profound roles in combating bacterial pathogens and regulating the microbiota. Among these, the neutrophilic oxidant bleach, hypochlorous acid (HOCl), is the most prevalent and strongest oxidizer and kills bacteria through non-specific oxidation of proteins, lipids, and DNA. Thus, HOCl can be viewed as a host-specific cue that conveys important information about what bacterial physiology and lifestyle programs may be required for successful colonization. Nevertheless, bacteria that colonize animals face a molecular challenge in how to achieve highly selective detection of HOCl due to its reactive and transient nature and chemical similarity to more benign and non-host-specific oxidants like hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Here, we report that in response to increasing HOCl levels E. coli regulates biofilm production via activation of the diguanylate cyclase DgcZ. We show the molecular mechanism of this activation to be specific oxidation of a conserved cysteine that coordinates the zinc of its regulatory chemoreceptor zinc-binding (CZB) domain, forming a zinc-cysteine redox switch 685-fold more sensitive to oxidation by HOCl over H 2 O 2 . Dissection of the signal transduction mechanism through quantum mechanics, molecular dynamics, and biochemical analyses reveal how the cysteine redox state alters the delicate equilibrium of competition for Zn ++ between the CZB domain and other zinc binders to relay the presence of HOCl through activating the associated GGDEF domain to catalyze c-di-GMP. We find biofilm formation and HOCl-sensing in vivo to be regulated by the conserved cysteine, and point mutants that mimic oxidized CZB states increase production of the biofilm matrix polymer poly-N-acetylglucosamine and total biofilm. We observe CZB-regulated diguanylate cyclases and chemoreceptors in phyla in which host-associated bacteria are prevalent and are possessed by pathogens that manipulate host inflammation as part of their colonization strategy. A phylogenetic survey of all known CZB sequences shows these domains to be conserved and widespread across diverse phyla, suggesting CZB origin predates the bacterial last universal common ancestor. The ability of bacteria to use CZB protein domains to perceive and thwart the host neutrophilic respiratory burst has implications for understanding the mechanisms of diseases of chronic inflammation and gut dysbiosis.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
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) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».