Experimental Identification of Actinobacillus pleuropneumoniae Strains L20 and JL03 Heptosyltransferases, Evidence for a New Heptosyltransferase Signature Sequence.

We experimentally identified the activities of six predicted heptosyltransferases in Actinobacillus pleuropneumoniae genome serotype 5b strain L20 and serotype 3 strain JL03. The initial identification was based on a bioinformatic analysis of the amino acid similarity between these putative heptosyltrasferases with others of known function from enteric bacteria and Aeromonas. The putative functions of all the Actinobacillus pleuropneumoniae heptosyltrasferases were determined by using surrogate LPS acceptor molecules from well-defined A. hydrophyla AH-3 and A. salmonicida A450 mutants. Our results show that heptosyltransferases APL_0981 and APJL_1001 are responsible for the transfer of the terminal outer core D-glycero-D-manno-heptose (D,D-Hep) residue although they are not currently included in the CAZY glycosyltransferase 9 family. The WahF heptosyltransferase group signature sequence [S(T/S)(GA)XXH] differs from the heptosyltransferases consensus signature sequence [D(TS)(GA)XXH], because of the substitution of D(261) for S(261), being unique.

Étude de la biogenèse de l'autotransporteur AIDA-I d'Escherichia coli

Les autotransporteurs monomériques, appartenant au système de sécrétion de type V, correspondent à une famille importante de facteurs de virulence bactériens. Plusieurs fonctions, souvent essentielles pour le développement d’une infection ou pour le maintien et la survie des bactéries dans l’organisme hôte, ont été décrites pour cette famille de protéines. Malgré l’importance de ces protéines, notre connaissance de leur biogenèse et de leur mécanisme d’action demeure relativement limitée. L’autotransporteur AIDA-I, retrouvé chez diverses souches d’Escherichia coli, est un autotransporter multifonctionnel typique impliqué dans l’adhésion et l’invasion cellulaire ainsi que dans la formation de biofilm et d’agrégats bactériens. Les domaines extracellulaires d’autotransporteurs monomériques sont responsables de la fonctionnalité et possèdent pratiquement tous une structure caractéristique d’hélice β. Nous avons mené une étude de mutagenèse aléatoire avec AIDA-I afin de comprendre la base de la multifonctionnalité de cette protéine. Par cette approche, nous avons démontré que les domaines passagers de certains autotransporteurs possèdent une organisation modulaire, ce qui signifie qu’ils sont construits sous la forme de modules fonctionnels. Les domaines passagers d’autotransporteurs peuvent être clivés et relâchés dans le milieu extracellulaire. Toutefois, malgré la diversité des mécanismes de clivage existants, plusieurs protéines, telles qu’AIDA-I, sont clivées par un mécanisme qui demeure inconnu. En effectuant une renaturation in vitro d’AIDA-I, couplée avec une approche de mutagenèse dirigée, nous avons démontré que cette protéine se clive par un mécanisme autocatalytique qui implique deux acides aminés possédant un groupement carboxyle. Ces résultats ont permis la description d’un nouveau mécanisme de clivage pour la famille des autotransporteurs monomériques. Une des particularités d’AIDA-I est sa glycosylation par une heptosyltransférase spécifique nommée Aah. La glycosylation est un concept plutôt récent chez les bactéries et pour l’instant, très peu de protéines ont été décrites comme glycosylées chez E. coli. Nous avons démontré que Aah est le prototype pour une nouvelle famille de glycosyltransférases bactériennes retrouvées chez diverses espèces de protéobactéries. La glycosylation d’AIDA-I est une modification cytoplasmique et post-traductionnelle. De plus, Aah ne reconnaît pas une séquence primaire, mais plutôt un motif structural. Ces observations sont uniques chez les bactéries et permettent d’élargir nos connaissances sur la glycosylation chez les procaryotes. La glycosylation par Aah est essentielle pour la conformation d’AIDA-I et par conséquent pour sa capacité de permettre l’adhésion. Puisque plusieurs homologues d’Aah sont retrouvés à proximité d’autotransporteurs monomériques putatifs, cette famille de glycosyltranférases pourrait être importante, sinon essentielle, pour la biogenèse et/ou la fonction de nombreux autotransporteurs. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse apportent de nouvelles informations et permettent une meilleure compréhension de la biogenèse d’une des plus importantes familles de protéines sécrétées chez les bactéries Gram négatif.

Conservation and accessibility of an inner core lipopolysaccharide epitope of Neisseria meningitidis

We investigated the conservation and antibody accessibility of inner core epitopes of Neisseria meningitidis lipopolysaccharide (LPS) because of their potential as vaccine candidates. An immunoglobulin G3 murine monoclonal antibody (MAb), designated MAb B5, was obtained by immunizing mice with a galE mutant of N. meningitidis H44/76 (B.15.P1.7,16 immunotype L3). We have shown that MAb B5 can bind to the core LPS of wild-type encapsulated MC58 (B.15.P1.7,16 immunotype L3) organisms in vitro and ex vivo. An inner core structure recognized by MAb B5 is conserved and accessible in 26 of 34 (76%) of group B and 78 of 112 (70%) of groups A, C, W, X, Y, and Z strains. N. meningitidis strains which possess this epitope are immunotypes in which phosphoethanolamine (PEtn) is linked to the 3-position of the beta-chain heptose (HepII) of the inner core. In contrast, N. neningitidis strains lacking reactivity with MAb B5 have an alternative core structure in which PEtn is linked to an exocyclic position (i.e., position 6 or 7) of HepII (immunotypes L2, L4, and L6) or is absent (immunotype L5). We conclude that MAb B5 defines one or more of the major inner core glycoforms of N. meningitidis LPS. These findings support the possibility that immunogens capable of eliciting functional antibodies specific to inner core structures could be the basis of a vaccine against invasive infections caused by N. meningitidis.