Diguanylate cyclase NicD-based signalling mechanism of nutrient-induced dispersion by Pseudomonas aeruginosa.
Diguanylate cyclase NicD-based signalling mechanism of nutrient-induced dispersion by Pseudomonas aeruginosa.
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DOI：
10.1111/mmi.12802
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发表时间：
2014-11
影响因子：
3.6
通讯作者：
Sauer K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Basu Roy A;Sauer K
分散能够响应各种线索从生物膜过渡到浮游生长状态。虽然几种铜绿假单胞菌蛋白，包括 BdlA 和 c-di-GMP 磷酸二酯酶 DipA、RbdA 和 NbdA，已被证明是分散发生所必需的，但对于分散线索传感以及将这些线索转化为调节 c-di-GMP 水平以实现分散的信号传导知之甚少。使用谷氨酸诱导的分散作为模型，我们报道了属于七跨膜 (7TM) 受体家族的二鸟苷酸环化酶 NicD 通过由外向内的信号机制来感知分散诱导的营养信号。 NicD 直接与 BdlA 和磷酸二酯酶 DipA 相互作用，NicD、BdlA 和 DipA 是分散所需的同一途径的一部分。 NicD 的谷氨酸感应导致 NicD 去磷酸化并增加环化酶活性。活性 NicD 通过磷酸化和暂时升高的 c-di-GMP 水平促进 BdlA 的非进行性蛋白水解和激活。 BdlA 反过来又激活 DipA，导致 c-di-GMP 水平总体降低。我们的结果为理解基于 NicD 诱导生物膜分散的信号机制提供了基础，该机制可能适用于各种生物膜形成物种，并可能对生物膜相关感染的控制产生影响。
Dispersion enables the transition from the biofilm to the planktonic growth state in response to various cues. While several P. aeruginosa proteins, including BdlA and the c-di-GMP phosphodiesterases DipA, RbdA, and NbdA, have been shown to be required for dispersion to occur, little is known about dispersion cue sensing and the signaling translating these cues into the modulation c-di-GMP levels to enable dispersion. Using glutamate-induced dispersion as a model, we report that dispersion-inducing nutrient cues are sensed via an outside-in signaling mechanism by the diguanylate cyclase NicD belonging to a family of seven transmembrane (7TM) receptors. NicD directly interacts with BdlA and the phosphodiesterase DipA, with NicD, BdlA, and DipA being part of the same pathway required for dispersion. Glutamate-sensing by NicD results in NicD dephosphorylation and increased cyclase activity. Active NicD contributes to the non-processive proteolysis and activation of BdlA via phosphorylation and temporarily elevated c-di-GMP levels. BdlA, in turn, activates DipA, resulting in the overall reduction of c-di-GMP levels. Our results provide a basis for understanding the signaling mechanism based on NicD to induce biofilm dispersion that may be applicable to various biofilm-forming species and may have implications for the control of biofilm-related infections.
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