ABSTRACT Cytokinins are adenine-based hormones that have been well-characterized in plants but are also made by bacteria, including the human-exclusive pathogen Mycobacterium tuberculosis . In M. tuberculosis , cytokinins activate transcription of an operon that affects the bacterial cell envelope. In plants, cytokinins are broken down by dedicated enzymes called cytokinin oxidases into adenine and various aldehydes. In proteasome degradation-deficient M. tuberculosis , the cytokinin-producing enzyme Log accumulates, resulting in the buildup of at least one cytokinin-associated aldehyde. We therefore hypothesized that M. tuberculosis encodes one or more cytokinin oxidases. Using a homology-based search for homologs of a plant cytokinin oxidase, we identified Rv3719 and a putative cytokinin-specific binding protein, Rv3718c. Deletion of the locus encoding these proteins did not have a measurable effect on in vitro growth. Nonetheless, Rv3718c bound a cytokinin with high specificity. Our data thus support a model whereby cytokinins play one or more roles in mycobacterial physiology. IMPORTANCE Numerous bacterial species encode cytokinin-producing enzymes, the functions of which are almost completely unknown. This work contributes new knowledge to the cytokinin field for bacteria, and also revealed further conservation of cytokinin-associated proteins between plants and prokaryotes.

Abstract In Mycobacterium tuberculosis proteins that are post-translationally modified with Pup, a prokaryotic ubiquitin-like protein, can be degraded by proteasomes. While pupylation is reversible, mechanisms regulating substrate specificity have not been identified. Here, we identify the first depupylation regulators: CoaX, a pseudokinase, and pantothenate, an essential, central metabolite. In a Δ coaX mutant, pantothenate synthesis enzymes were more abundant, including PanB, a substrate of the Pup-proteasome system. Media supplementation with pantothenate decreased PanB levels in a coaX and Pup-proteasome-dependent manner. In vitro , CoaX accelerated depupylation of Pup∼PanB, while addition of pantothenate inhibited this reaction. Collectively, we propose CoaX contributes to proteasomal degradation of PanB by modulating depupylation of Pup∼PanB in response to pantothenate levels. One Sentence Summary A pseudo-pantothenate kinase regulates proteasomal degradation of a pantothenate synthesis enzyme in M. tuberculosis .