NH
Nicholas Housden
Author with expertise in Bacterial Physiology and Genetics
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(83% Open Access)
Cited by:
428
h-index:
22
/
i10-index:
38
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
18

Spatiotemporal organization of BamA governs the pattern of outer membrane protein distribution in growing Escherichia coli cells

Gideon Mamou et al.Jan 27, 2021
Abstract The outer membrane (OM) of Gram-negative bacteria is a robust protective barrier that excludes major classes of antibiotics. The assembly, integrity and functioning of the OM is dependent on β-barrel outer membrane proteins (OMPs), the insertion of which is catalyzed by BamA, the core component of the β-barrel assembly machine (BAM) complex. Little is known about BamA in the context of its native OM environment. Here, using high-affinity fluorescently-labelled antibodies in combination with diffraction-limited and super-resolution fluorescence microscopy, we uncover the spatial and temporal organization of BamA in live Escherichia coli K-12 cells. BamA is clustered into ~150 nm diameter islands that contain an average of 10-11 BamA molecules, in addition to other OMPs, and are distributed throughout the OM and which migrate to the poles during growth. In stationary phase cells, BamA is largely confined to the poles. Emergence from stationary phase coincides with new BamA-containing islands appearing on the longitudinal axis of cells, suggesting they are not seeded by pre-existing BamAs but initiate spontaneously. Consistent with this interpretation, BamA-catalyzed OMP biogenesis is biased towards non-polar regions. Cells ensure the capacity for OMP biogenesis is uniformly distributed during exponential growth, even if the growth rate changes, by maintaining an invariant density of BamA-containing OMP islands (~9 islands/μm 2 ) that only diminishes as cells enter stationary phase, the latter change governing what OMPs predominate as cells become quiescent. We conclude that OMP distribution in E. coli is driven by the spatiotemporal organisation of BamA which varies with the different phases of growth. Significance The integrity and functioning of the outer membrane (OM) of Gram-negative bacteria depends on the β-barrel assembly machinery (BAM). Although the structure and the mechanism of the complex have been widely explored, little information exists about the organization of the BAM complex and how it dictates protein distribution in the OM. Here, we utilized highly specific monoclonal antibodies to study the spatiotemporal organization of BamA, the key component of this complex. We reveal that BAM organization is dynamic and tightly linked to the cell’s growth phase. We further discover that the rate of BAM facilitated OMP biogenesis is significantly reduced near the poles. In turn, these features govern the biogenesis patterns and the distribution of OMPs on the cell surface.
18
0
Save
0

Pyocin S5 import into Pseudomonas aeruginosa reveals a generic mode of bacteriocin transport

Hannah Behrens et al.Nov 26, 2019
Pyocin S5 (PyoS5) is a potent protein bacteriocin that eradicates the human pathogen P. aeruginosa in animal infection models, but its import mechanism is poorly understood. Here, using crystallography, biophysical and biochemical analysis and live-cell imaging, we define the entry process of PyoS5 and reveal links to the transport mechanisms of other bacteriocins. In addition to its C-terminal pore-forming domain, elongated PyoS5 comprises two novel tandemly repeated kinked three helix bundle domains that structure-based alignments identify as key import domains in other pyocins. The central domain binds the lipid-bound common polysaccharide antigen, allowing the pyocin to accumulate on the cell surface. The N-terminal domain binds the ferric pyochelin transporter FptA while its associated disordered region binds the inner membrane protein TonB1, which together drive import of the bacteriocin across the outer membrane. Finally, we identify the minimal requirements for sensitizing Escherichia coli towards PyoS5, as well as other pyocins, and suggest that a generic pathway likely underpins the import of all TonB-dependent bacteriocins across the outer membrane of Gram-negative bacteria.