2,3-Butanediol catabolism in Pseudomonas aeruginosa PAO1
2,3-Butanediol catabolism in Pseudomonas aeruginosa PAO1
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铜绿假单胞菌 PAO1 中的 2,3-丁二醇分解代谢
DOI：
10.1111/1462-2920.14332
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发表时间：
2018-11-01
影响因子：
5.1
通讯作者：
Ma, Cuiqing
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu, Qiuyuan;Liu, Yidong;Ma, Cuiqing
2，3-丁醇（2，3-BD）是一种主要的微生物代谢产物，可增强铜绿假单胞菌的毒力并改变肺微生物组。2，3-BD以三种立体异构形式存在：（2 R，3R）-2，3-BD、meso-2，3-BD和（2S，3S）-2，3-BD。在这项研究中，我们研究了铜绿假单胞菌PAO 1是否以及如何利用这些2，3-BD立体异构体，并表明所有三种立体异构体都被（2 R，3R）-2，3-丁二醇脱氢酶（BDH）或（2S，3S）-2，3-BDH转化为乙偶姻。乙偶姻在乙偶姻脱氢酶系统（AoDH ES）作用下裂解生成乙酰辅酶A和乙醛。编码（2 R，3R）-2，3-BDH、（2S，3S）-2，3-BDH和AoDH ES的E1和E2组分的基因被鉴定为新的2，3-BD利用操纵子的一部分。此外，调节蛋白AcoR促进使用乙醛，乙偶姻的裂解产物，作为其直接效应子的表达。本研究的结果阐明了2，3-BD的综合分解代谢作用，并可能为铜绿假单胞菌相关感染提供新的见解。
2,3-Butanediol (2,3-BD) is a primary microbial metabolite that enhances the virulence of Pseudomonas aeruginosa and alters the lung microbiome. 2,3-BD exists in three stereoisomeric forms: (2R,3R)-2,3-BD, meso-2,3-BD and (2S,3S)-2,3-BD. In this study, we investigated whether and how P. aeruginosa PAO1 utilizes these 2,3-BD stereoisomers and showed that all three stereoisomers were transformed into acetoin by (2R,3R)-2,3-butanediol dehydrogenase (BDH) or (2S,3S)-2,3-BDH. Acetoin was cleaved to form acetyl-CoA and acetaldehyde by acetoin dehydrogenase enzyme system (AoDH ES). Genes encoding (2R,3R)-2,3-BDH, (2S,3S)-2,3-BDH and the E1 and E2 components of AoDH ES were identified as part of a new 2,3-BD utilization operon. In addition, the regulatory protein AcoR promoted the expression of this operon using acetaldehyde, a cleavage product of acetoin, as its direct effector. The results of this study elucidate the integrated catabolic role of 2,3-BD and may provide new insights in P. aeruginosa-related infections.