Curli are functional extracellular amyloid fibers produced by uropathogenic Escherichia coli (UPEC) and other Enterobacteriaceae. Ring-fused 2-pyridones, such as FN075 and BibC6, inhibited curli biogenesis in UPEC and prevented the in vitro polymerization of the major curli subunit protein CsgA. The curlicides FN075 and BibC6 share a common chemical lineage with other ring-fused 2-pyridones termed pilicides. Pilicides inhibit the assembly of type 1 pili, which are required for pathogenesis during urinary tract infection. Notably, the curlicides retained pilicide activities and inhibited both curli-dependent and type 1–dependent biofilms. Furthermore, pretreatment of UPEC with FN075 significantly attenuated virulence in a mouse model of urinary tract infection. Curli and type 1 pili exhibited exclusive and independent roles in promoting UPEC biofilms, and curli provided a fitness advantage in vivo. Thus, the ability of FN075 to block the biogenesis of both curli and type 1 pili endows unique anti-biofilm and anti-virulence activities on these compounds.

Forcing polymers to be semiconductors In mechanochemistry, the application of force to a polymer is used to pry open specific chemical bonds. Chen et al. leveraged this technique to produce semiconducting blocks of polyacetylene in an insulating precursor. Ring-opening metathesis polymerization tethered together a series of fused four-carbon rings, reminiscent of the unusual ladderane membrane lipids of anaerobic ammonium-oxidizing bacteria. Subsequently, sonication unzipped these strained rings into alternating C=C double bonds, thereby extending π-conjugation along the polymer backbone. Science , this issue p. 475

Cellulose is a major contributor to the chemical and mechanical properties of plants and assumes structural roles in bacterial communities termed biofilms. We find that Escherichia coli produces chemically modified cellulose that is required for extracellular matrix assembly and biofilm architecture. Solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy of the intact and insoluble material elucidates the zwitterionic phosphoethanolamine modification that had evaded detection by conventional methods. Installation of the phosphoethanolamine group requires BcsG, a proposed phosphoethanolamine transferase, with biofilm-promoting cyclic diguanylate monophosphate input through a BcsE-BcsF-BcsG transmembrane signaling pathway. The bcsEFG operon is present in many bacteria, including Salmonella species, that also produce the modified cellulose. The discovery of phosphoethanolamine cellulose and the genetic and molecular basis for its production offers opportunities to modulate its production in bacteria and inspires efforts to biosynthetically engineer alternatively modified cellulosic materials.

Phosphoethanolamine (pEtN) cellulose is a naturally occurring modified cellulose produced by several Enterobacteriaceae. The minimal components of the

Bacteria often experience nutrient limitation in nature and the laboratory. While exponential and stationary growth phases are well characterized in the model bacterium Escherichia coli, little is known about what transpires inside individual cells during the transition between these two phases. Through quantitative cell imaging, we found that the position of nucleoids and cell division sites becomes increasingly asymmetric during transition phase. These asymmetries were coupled with spatial reorganization of proteins, ribosomes, and RNAs to nucleoid-centric localizations. Results from live-cell imaging experiments, complemented with genetic and 13C whole-cell nuclear magnetic resonance spectroscopy studies, show that preferential accumulation of the storage polymer glycogen at the old cell pole leads to the observed rearrangements and asymmetric divisions. In vitro experiments suggest that these phenotypes are likely due to the propensity of glycogen to phase separate in crowded environments, as glycogen condensates exclude fluorescent proteins under physiological crowding conditions. Glycogen-associated differences in cell sizes between strains and future daughter cells suggest that glycogen phase separation allows cells to store large glucose reserves without counting them as cytoplasmic space.

Abstract Many pathogenic bacteria form biofilms as a protective measure against environmental and host hazards. The underlying structure of the biofilm matrix consists of secreted macromolecules, usually including exopolysaccharides. To escape the biofilm, bacteria may produce a number of matrix-degrading enzymes, including glycosidic enzymes that digest exopolysaccharide scaffolds. The human pathogen Vibrio cholerae assembles and secretes an exopolysaccharide called VPS ( V ibrio p oly s accharide) which is essential in most cases for the formation of biofilms and consists of a repeating tetrasaccharide unit. Previous studies have indicated that a secreted glycosidase called RbmB is involved in Vibrio cholerae biofilm dispersal, although the mechanism by which this occurs is not understood. To approach the question of RbmB function, we recombinantly expressed and purified RbmB and tested its activity against purified VPS. Using a fluorescence-based biochemical assay, we show that RbmB specifically cleaves VPS in vitro under physiological conditions. Analysis of the cleavage products using mass spectrometry, solid-state NMR, and solution NMR indicates that RbmB cleaves VPS at a specific site (at the α−1,4 linkage between D-galactose and a modified L-guluronic acid) into a mixture of tetramers and octamers. We demonstrate that the product of the cleavage contains a double bond in the modified-guluronic acid ring, strongly suggesting that RbmB is cleaving using a glycoside lyase mechanism. Finally, we show that recombinant RbmB from Vibrio cholerae and the related aquatic species Vibrio coralliilyticus are both able to disperse living Vibrio cholerae biofilms. Our results support the role of RbmB as a polysaccharide lyase involved in biofilm dispersal as well as an additional glycolytic enzyme to add to the toolbox of potential therapeutic antibacterial enzymes. Author summary Biofilms are protective sheaths produced by many bacteria that play important roles in survival in the environment and in hosts during infection. Understanding how biofilms form and disperse is essential in the fight against harmful bacterial pathogens. Vibrio cholerae is a historically significant human pathogen that forms biofilms made of a polysaccharide called VPS and secreted accessory proteins. Within the V. cholerae biofilm gene cluster is a gene encoding a protein called RbmB, which is known to play a role in biofilm dispersal. Using a combination of biochemical and analytical tools, we show that RbmB indeed cleaves VPS into 4- and 8-monosaccharide fragments at a unique site and demonstrate that it falls into the family of polysaccharide lyase enzymes (as opposed to the more common hydrolases). Furthermore, recombinant RbmB disperses living V. cholerae biofilms further indicating that it may play a role in VPS processing or degradation.

Biofilms are multicellular bacterial communities encased in a self-secreted extracellular matrix comprised of polysaccharides, proteinaceous fibers, and DNA. Organization of these components lends spatial organization to the biofilm community such that biofilm residents can benefit from the production of common goods, while being protected from exogenous insults. Spatial organization is driven by the presence of chemical gradients, such as oxygen. Here we quantified and localized the expression of two Escherichia coli cytochrome oxidases in cells found in the biofilm state and defined their contribution to biofilm architecture. These studies elucidated a role for the high-affinity quinol oxidase cytochrome bd in matrix production and biofilm resident protection. Cytochrome bd was the most abundantly expressed respiratory complex in the biofilm community and was localized in the biofilm interior. Depletion of the cytochrome bd-expressing subpopulation led to decreased extracellular matrix and increased sensitivity of the community to exogenous stresses. Interrogation of the distribution of cytochrome oxidases in the planktonic state revealed that ~15% of the population expresses cytochrome bd at atmospheric oxygen concentration, and this population dominates during acute urinary tract infection. These data point towards a bet-hedging mechanism in which heterogeneous expression of respiratory complexes ensures respiratory plasticity of E. coli across diverse host niches.