title: Coordination of Autolysins during cell division in Caulobacter crescentus
Creators: name: Izquierdo Martínez, Adrián
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2020
Subjects: subject: Cell biology
subject: ZellBiologie
subject: Mikrobiologie
subject: Autolysins
subject: Microbiology
subject: FOS: Biological sciences
subject: FOS: Biological sciences
subject: Peptidoglycan
subject: Cell division
subject: Life sciences
subject: Biowissenschaften, Biologie

description: The regulation of peptidoglycan (PG) remodeling has been studied intensively in rod-shaped and coccoid model bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, but the question of how shape arises in bacteria with more complex morphologies remains incompletely understood. Among the morphologically complex species is Caulobacter crescentus, a crescent-shaped stalked α-proteobacterium, which is characterized by a biphasic life cycle and an asymmetric cell division. Cell wall remodeling critically depends on the action of peptidoglycan-degrading enzymes, whose enzymatic activity must be tightly regulated in time and space to prevent cell lysis. In several organisms, including the model E. coli, it has been found that proteins with catalytically inactive LytM domains act as regulators of PG lytic enzymes. C. crescentus possesses two such LytM factors with degenerate LytM domains, DipM and LdpF. These two factors have been individually studied and the data suggest that they act in different stages of cell division and are responsible of the recruitment of different PG lytic enzymes. However, these findings only give a partial explanation of the function of these proteins. The results obtained in this work indicate that while LdpF appears to connect FtsEX with AmiC, DipM interacts in vivo with multiple autolysins (SdpA, SdpB, AmiC and CrbA) and FtsN. We confirmed in vitro the interactions between DipM and SdpA, SdpB, AmiC and FtsN and our data supports the notion that the interaction surface with all these factors is shared. Moreover, we show that the previously reported mid-cell localization dependency of SdpA and SdpB on DipM is most probably indirect and not mediated by their direct interaction. Additionally, DipM was able to stimulate the enzymatic activity of SdpA, SdpB and AmiC in vitro. Finally, our data also suggest a novel mechanism to regulate the activity of AmiC based on its dimerization.
description: Die Regulation der Peptidoglykan (PG) -Remodellierung wurde in stäbchen- und kugelförmigen Modellbakterien wie Escherichia coli und Bacillus subtilis intensiv untersucht, aber die Frage, wie die Form bei Bakterien mit komplexeren Morphologien entsteht, ist noch unvollständig geklärt. Zu den morphologisch komplexen Arten gehört Caulobacter crescentus, ein sichelförmig gestieltes α-Proteobakterium, das durch einen zweiphasigen Lebenszyklus und eine asymmetrische Zellteilung gekennzeichnet ist. Der Umbau der Zellwände hängt entscheidend von Peptidoglykan abbauenden Enzymen ab, deren enzymatische Aktivität zeitlich und räumlich streng reguliert werden muss, um eine Zelllyse zu verhindern. In mehreren Organismen, einschließlich des Modellbakterium E. coli, wurde nachgewiesen, dass Proteine mit katalytisch inaktiven LytM-Domänen als Regulatoren von lytischen PG-Enzymen wirken. C. crescentus besitzt zwei solcher LytM-Faktoren mit degenerierten LytM-Domänen, DipM und LdpF. Diese beiden Faktoren wurden individuell untersucht und die Daten legen nahe, dass sie in unterschiedlichen Stadien der Zellteilung wirken und für die Rekrutierung verschiedener lytischer PG-Enzyme verantwortlich sind. Die Ergebnisse erklären jedoch nur teilweise die Funktion dieser Proteine. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass LdpF anscheinend FtsEX mit AmiC verbindet, während DipM in vivo mit mehreren Autolysinen (SdpA, SdpB, AmiC und CrbA) und FtsN interagiert. Die Wechselwirkungen zwischen DipM und SdpA, SdpB, AmiC und FtsN wurde in vitro bestätigt. Die Daten stützen zudem die Annahme, dass die Oberfläche mit der diese Proteine mit DipM wechselwirken geteilt wird. Darüber hinaus zeigen wir, dass die zuvor berichtete DipM Abhängigkeit der Lokalisierung von SdpA und SdpB in der Zellmitte von höchstwahrscheinlich indirekt ist und nicht durch deren direkten Wechselwirkung vermittelt wird. Zusätzlich konnte DipM die enzymatische Aktivität von SdpA, SdpB und AmiC in vitro stimulieren. Abschließend deuten unsere Daten auf einen neuen Mechanismus hin, der die Aktivität von AmiC aufgrund von Dimerisierung reguliert. Zusammenfassend legen unsere Daten nahe, dass sich das regulatorische Netzwerk von DipM erheblich von dem bereits untersuchten unterscheidet und geben neuen Einblick in, wie die Regulation von Autolysinen in Bakterien erreicht werden kann.