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Villet R, Fonvielle M, Busca P, Chemama M, Maillard AP, Hugonnet JE, Dubost L, Marie A, Josseaume N, Mesnage S, Mayer C, Valéry JM, Ethève-Quelquejeu M, Arthur M. Idiosyncratic features in tRNAs participating in bacterial cell wall synthesis. Nucleic Acids Res 2007; 35:6870-83. [PMID: 17932062 PMCID: PMC2175331 DOI: 10.1093/nar/gkm778] [Citation(s) in RCA: 42] [Impact Index Per Article: 2.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/12/2022] Open
Abstract
The FemX(Wv) aminoacyl transferase of Weissella viridescens initiates the synthesis of the side chain of peptidoglycan precursors by transferring l-Ala from Ala-tRNA(Ala) to UDP-MurNAc-pentadepsipeptide. FemX(Wv) is an attractive target for the development of novel antibiotics, since the side chain is essential for the last cross-linking step of peptidoglycan synthesis. Here, we show that FemX(Wv) is highly specific for incorporation of l-Ala in vivo based on extensive analysis of the structure of peptidoglycan. Comparison of various natural and in vitro-transcribed tRNAs indicated that the specificity of FemX(Wv) depends mainly upon the sequence of the tRNA although additional specificity determinants may include post-transcriptional modifications and recognition of the esterified amino acid. Site-directed mutagenesis identified cytosines in the G1-C72 and G2-C71 base pairs of the acceptor stem as critical for FemX(Wv) activity in agreement with modeling of tRNA(Ala) in the catalytic cavity of the enzyme. In contrast, semi-synthesis of Ala-tRNA(Ala) harboring nucleotide substitutions in the G3-U70 wobble base pair showed that this main identity determinant of alanyl-tRNA synthetase is non-essential for FemX(Wv). The different modes of recognition of the acceptor stem indicate that specific inhibition of FemX(Wv) could be achieved by targeting the distal portion of tRNA(Ala) for the design of substrate analogues.
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Affiliation(s)
- Régis Villet
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Matthieu Fonvielle
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Patricia Busca
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Maryline Chemama
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Antoine P. Maillard
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Jean-Emmanuel Hugonnet
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Lionel Dubost
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Arul Marie
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Nathalie Josseaume
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Stéphane Mesnage
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Claudine Mayer
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Jean-Marc Valéry
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Mélanie Ethève-Quelquejeu
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
| | - Michel Arthur
- INSERM, U872, LRMA, Centre de Recherche des Cordeliers, Pôle 4, Equipe 12, Paris, F-75006, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR S 872, Paris, F-75006, Université Paris Descartes, UMR S 872, Paris, F-75006, CNRS UMR 7613, Synthèse, Structure et Fonction de Molécules Bioactives, Paris, F-75005, Université Pierre et Marie Curie—Paris6, UMR 7613, Paris, F-75005, Muséum National d’Histoire Naturelle, Plateforme de Spectrométrie de Masse et de Protéomique, Département Recherche Développement et Diversité Moléculaire, Paris, F-75005 and UMR5154,CNRS-MNHN, Paris, F-75005 France
- * To whom correspondence should be addressed. +33 01 43 25 00 33+33 01 43 25 68 12
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