The Absence of Pupylation (Prokaryotic Ubiquitin-Like Protein Modification) Affects Morphological and Physiological Differentiation in Streptomyces coelicolor

Autor: Hasna Boubakri, Oldřich Benada, Nicolas Seghezzi, Philippe Mazodier, Magalie Duchateau, Jean-Luc Pernodet, Olga Kofroňová, Myriam Gominet
Přispěvatelé: Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biologie des Bactéries Pathogènes à Gram-positif, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Spectrométrie de Masse structurale et protéomique, Institute of Microbiology of the ASCR, J. E. Purkinje University, Microbiologie Moléculaire des Actinomycètes (ACTINO), Département Microbiologie (Dpt Microbio), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), This work was partly supported by the European program ERA-IB (contract EIB-08-013). Funding for LTQ-Orbitrap Velos acquisition was secured through a DIM Malinf grant from the region Ile-de-France. Access to instrumental and other facilities was also obtained with European Union support (Operational Program Prague, competitiveness project CZ.2.16/3.1.00/24023) and IMIC institutional research concept RVO61388971, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Microbiologie Moléculaire des Actinomycètes ( ACTINO ), Département Microbiologie ( Dpt Microbio ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris], Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Journal of Bacteriology
Journal of Bacteriology, 2015, 197 (21), pp.3388-99. ⟨10.1128/JB.00591-15⟩
Journal of Bacteriology, American Society for Microbiology, 2015, 197 (21), pp.3388-99. 〈10.1128/JB.00591-15〉
Journal of Bacteriology, American Society for Microbiology, 2015, 197 (21), pp.3388-99. ⟨10.1128/JB.00591-15⟩
ISSN: 0021-9193
1098-5530
DOI: 10.1128/JB.00591-15⟩
Popis: Protein turnover is essential in all living organisms for the maintenance of normal cell physiology. In eukaryotes, most cellular protein turnover involves the ubiquitin-proteasome pathway, in which proteins tagged with ubiquitin are targeted to the proteasome for degradation. In contrast, most bacteria lack a proteasome but harbor proteases for protein turnover. However, some actinobacteria, such as mycobacteria, possess a proteasome in addition to these proteases. A prokaryotic ubiquitination-like tagging process in mycobacteria was described and was named pupylation: proteins are tagged with Pup (prokaryotic ubiquitin-like protein) and directed to the proteasome for degradation. We report pupylation in another actinobacterium, Streptomyces coelicolor . Both the morphology and life cycle of Streptomyces species are complex (formation of a substrate and aerial mycelium followed by sporulation), and these bacteria are prolific producers of secondary metabolites with important medicinal and agricultural applications. The genes encoding the pupylation system in S. coelicolor are expressed at various stages of development. We demonstrated that pupylation targets numerous proteins and identified 20 of them. Furthermore, we established that abolition of pupylation has substantial effects on morphological and metabolic differentiation and on resistance to oxidative stress. In contrast, in most cases, a proteasome-deficient mutant showed only modest perturbations under the same conditions. Thus, the phenotype of the pup mutant does not appear to be due solely to defective proteasomal degradation. Presumably, pupylation has roles in addition to directing proteins to the proteasome. IMPORTANCE Streptomyces spp. are filamentous and sporulating actinobacteria, remarkable for their morphological and metabolic differentiation. They produce numerous bioactive compounds, including antifungal, antibiotic, and antitumor compounds. There is therefore considerable interest in understanding the mechanisms by which Streptomyces species regulate their complex physiology and production of bioactive compounds. We studied the role in Streptomyces of pupylation, a posttranslational modification that tags proteins that are then directed to the proteasome for degradation. We demonstrated that the absence of pupylation had large effects on morphological differentiation, antibiotic production, and resistance to oxidative stress in S. coelicolor . The phenotypes of pupylation and proteasome-defective mutants differed and suggest that pupylation acts in a proteasome-independent manner in addition to its role in proteasomal degradation.
Databáze: OpenAIRE
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