Neisseria gonorrhoeae O-linked pilin glycosylation: functional analyses define both the biosynthetic pathway and glycan structure.
Neisseria gonorrhoeae O-linked pilin glycosylation: functional analyses define both the biosynthetic pathway and glycan structure.
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淋病奈瑟氏菌O连接的PILIN糖基化：功能分析既定义了生物合成途径和聚糖结构。
DOI：
10.1111/j.1365-2958.2007.05806.x
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发表时间：
2007-08
影响因子：
3.6
通讯作者：
Egge-Jacobsen W
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Aas FE;Vik A;Vedde J;Koomey M;Egge-Jacobsen W
淋病奈瑟菌表达一种O-连接蛋白糖基化途径，该途径针对的是堆积，这是IV型菌毛定植因子的主要菌毛蛋白亚单位蛋白。由于缺乏灵敏的方法，在分子水平上确定多聚糖结构从而确定毛细蛋白糖基化(PGL)组分的功能的努力一直受到阻碍。在这里，我们利用“自上而下”的质谱学方法，使用来自等基因突变体的完整菌毛蛋白来表征多糖状态。这些结构数据使我们能够直接推断菌毛蛋白糖基化所需的六个组分的功能，并确定菌株N400的糖链谱系。此外，我们还发现淋球菌菌毛蛋白的多糖是O-乙酰化的，并鉴定了这种独特的修饰所必需的一种酶。我们还利用生物信息学鉴定了淋球菌菌毛蛋白寡糖转移酶，并通过定向突变证实了它在菌毛蛋白糖基化中的作用。最后，我们考察了空肠弯曲菌N-连接糖基化系统中的PglA糖基转移酶在十一碳烯基焦磷酸连接的杆菌胺上的表达效果。这些结果表明，空肠弯曲菌和淋球菌途径在O-连接的二糖和三糖的合成过程中可以相互作用，从而首次提供了淋球菌菌毛蛋白多糖的生物合成涉及脂连接低聚糖前体的实验证据。综上所述，这些发现为淋球菌和脑膜炎奈瑟菌中更详细的菌毛蛋白糖基化生物学研究奠定了基础，并展示了细菌O-和N-连锁途径的组成部分如何在新的糖工程策略中结合起来。
Neisseria gonorrhoeae expresses an O-linked protein glycosylation pathway that targets PilE, the major pilin subunit protein of the Type IV pilus colonization factor. Efforts to define glycan structure and thus the functions of pilin glycosylation (Pgl) components at the molecular level have been hindered by the lack of sensitive methodologies. Here, we utilized a ‘top-down’ mass spectrometric approach to characterize glycan status using intact pilin protein from isogenic mutants. These structural data enabled us to directly infer the function of six components required for pilin glycosylation and to define the glycan repertoire of strain N400. Additionally, we found that the N. gonorrhoeae pilin glycan is O-acetylated, and identified an enzyme essential for this unique modification. We also identified the N. gonorrhoeae pilin oligosaccharyltransferase using bioinformatics and confirmed its role in pilin glycosylation by directed mutagenesis. Finally, we examined the effects of expressing the PglA glycosyltransferase from the Campylobacter jejuni N-linked glycosylation system that adds N-acetylgalactosamine onto undecaprenylpyrophosphate-linked bacillosamine. The results indicate that the C. jejuni and N. gonorrhoeae pathways can interact in the synthesis of O-linked di- and trisaccharides, and therefore provide the first experimental evidence that biosynthesis of the N. gonorrhoeae pilin glycan involves a lipid-linked oligosaccharide precursor. Together, these findings underpin more detailed studies of pilin glycosylation biology in both N. gonorrhoeae and N. meningitidis, and demonstrate how components of bacterial O- and N-linked pathways can be combined in novel glycoengineering strategies.
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