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Puja H, Bianchetti L, Revol-Tissot J, Simon N, Shatalova A, Nommé J, Fritsch S, Stote RH, Mislin GLA, Potier N, Dejaegere A, Rigouin C. Biosynthesis of a clickable pyoverdine via in vivo enzyme engineering of an adenylation domain. Microb Cell Fact 2024; 23:207. [PMID: 39044227 PMCID: PMC11267755 DOI: 10.1186/s12934-024-02472-4] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/15/2024] [Accepted: 07/07/2024] [Indexed: 07/25/2024] Open
Abstract
The engineering of non ribosomal peptide synthetases (NRPS) for new substrate specificity is a potent strategy to incorporate non-canonical amino acids into peptide sequences, thereby creating peptide diversity and broadening applications. The non-ribosomal peptide pyoverdine is the primary siderophore produced by Pseudomonas aeruginosa and holds biomedical promise in diagnosis, bio-imaging and antibiotic vectorization. We engineered the adenylation domain of PvdD, the terminal NRPS in pyoverdine biosynthesis, to accept a functionalized amino acid. Guided by molecular modeling, we rationally designed mutants of P. aeruginosa with mutations at two positions in the active site. A single amino acid change results in the successful incorporation of an azido-L-homoalanine leading to the synthesis of a new pyoverdine analog, functionalized with an azide function. We further demonstrated that copper free click chemistry is efficient on the functionalized pyoverdine and that the conjugated siderophore retains the iron chelation properties and its capacity to be recognized and transported by P. aeruginosa. The production of clickable pyoverdine holds substantial biotechnological significance, paving the way for numerous downstream applications.
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Affiliation(s)
- Hélène Puja
- CNRS, UMR7242 Biotechnologie et Signalisation Cellulaire, 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France
- Université de Strasbourg, Institut de Recherche de l'Ecole de Biotechnologie de Strasbourg (IREBS), 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Laurent Bianchetti
- Département de Biologie structurale intégrative, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Institut National de La Santé et de La Recherche Médicale (INSERM), U1258/Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), UMR7104/Université de Strasbourg, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Johan Revol-Tissot
- CNRS, UMR7242 Biotechnologie et Signalisation Cellulaire, 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France
- Université de Strasbourg, Institut de Recherche de l'Ecole de Biotechnologie de Strasbourg (IREBS), 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Nicolas Simon
- Département de Biologie structurale intégrative, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Institut National de La Santé et de La Recherche Médicale (INSERM), U1258/Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), UMR7104/Université de Strasbourg, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Anastasiia Shatalova
- Département de Biologie structurale intégrative, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Institut National de La Santé et de La Recherche Médicale (INSERM), U1258/Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), UMR7104/Université de Strasbourg, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Julian Nommé
- Département de Biologie structurale intégrative, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Institut National de La Santé et de La Recherche Médicale (INSERM), U1258/Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), UMR7104/Université de Strasbourg, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Sarah Fritsch
- CNRS, UMR7242 Biotechnologie et Signalisation Cellulaire, 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France
- Université de Strasbourg, Institut de Recherche de l'Ecole de Biotechnologie de Strasbourg (IREBS), 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Roland H Stote
- Département de Biologie structurale intégrative, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Institut National de La Santé et de La Recherche Médicale (INSERM), U1258/Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), UMR7104/Université de Strasbourg, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Gaëtan L A Mislin
- CNRS, UMR7242 Biotechnologie et Signalisation Cellulaire, 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France
- Université de Strasbourg, Institut de Recherche de l'Ecole de Biotechnologie de Strasbourg (IREBS), 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Noëlle Potier
- CNRS, UMR7140 Chimie de la Matière Complexe, Laboratoire de Spectrométrie de Masse des Interactions et des Systèmes, Université de Strasbourg, 4 Rue Blaise Pascal, 67082, Strasbourg, France
| | - Annick Dejaegere
- Département de Biologie structurale intégrative, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Institut National de La Santé et de La Recherche Médicale (INSERM), U1258/Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), UMR7104/Université de Strasbourg, Illkirch-Graffenstaden, France
| | - Coraline Rigouin
- CNRS, UMR7242 Biotechnologie et Signalisation Cellulaire, 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France.
- Université de Strasbourg, Institut de Recherche de l'Ecole de Biotechnologie de Strasbourg (IREBS), 300 Boulevard Sébastien Brant, 67412, Illkirch-Graffenstaden, France.
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Morón-Asensio R, Schuler D, Wiedlroither A, Offterdinger M, Kurmayer R. Correction: Morón-Asensio et al. Differential Labeling of Chemically Modified Peptides and Lipids among Cyanobacteria Planktothrix and Microcystis. Microorganisms 2021, 9, 1578. Microorganisms 2022; 10:695. [PMID: 35456885 PMCID: PMC9028508 DOI: 10.3390/microorganisms10040695] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/24/2022] [Accepted: 02/28/2022] [Indexed: 01/27/2023] Open
Abstract
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Affiliation(s)
- Rubén Morón-Asensio
- Research Department for Limnology, University of Innsbruck, Mondseestrasse 9, 5310 Mondsee, Austria; (D.S.); (A.W.)
| | - David Schuler
- Research Department for Limnology, University of Innsbruck, Mondseestrasse 9, 5310 Mondsee, Austria; (D.S.); (A.W.)
| | - Anneliese Wiedlroither
- Research Department for Limnology, University of Innsbruck, Mondseestrasse 9, 5310 Mondsee, Austria; (D.S.); (A.W.)
| | - Martin Offterdinger
- Core Facility Biooptics (CCB), Medical University Innsbruck, Innrain 80-82, 6020 Innsbruck, Austria;
| | - Rainer Kurmayer
- Research Department for Limnology, University of Innsbruck, Mondseestrasse 9, 5310 Mondsee, Austria; (D.S.); (A.W.)
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