Identification of the Clostridial cellulose synthase and characterization of the cognate glycosyl hydrolase, CcsZ
Notice bibliographique
Résumé
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. Several species of Clostridia have been reported to produce a biofilm matrix that contains an acetylated glucan linked to a series of hypothetical genes. Here, we propose a model for the function of these hypothetical genes, which, using homology modelling, we show plausibly encode a synthase complex responsible for polymerization, modification and export of an O-acetylated cellulose exopolysaccharide. Specifically, the cellulose synthase is homologous to that of the known exopolysaccharide synthases in Gram-negative bacteria. The remaining proteins represent a mosaic of evolutionary lineages that differ from the described Gram-negative cellulose exopolysaccharide synthases, but their predicted functions satisfy all criteria required for a functional cellulose synthase operon. Accordingly, we named these hypothetical genes ccsZABHI, for the Clostridial cellulose synthase (Ccs), in keeping with naming conventions for exopolysaccharide synthase subunits and to distinguish it from the Gram-negative Bcs locus with which it shares only a single one-to-one ortholog. To test our model and assess the identity of the exopolysaccharide, we subcloned the putative glycoside hydrolase encoded by ccsZ and solved the X-ray crystal structure of both apo- and product-bound CcsZ, which belongs to glycoside hydrolase family 5 (GH-5). Although not homologous to the Gram-negative cellulose synthase, which instead encodes the structurally distinct BcsZ belonging to GH-8, we show CcsZ displays specificity for cellulosic materials. This specificity of the synthase-associated glycosyl hydrolase validates our proposal that these hypothetical genes are responsible for biosynthesis of a cellulose exopolysaccharide. The data we present here allowed us to propose a model for Clostridial cellulose synthesis and serves as an entry point to an understanding of cellulose biofilm formation among class Clostridia.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
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 ».