The essential role of small protein CydX for the cytochrome bd oxidase activity in Salmonella enterica Serovar Typhimurium

Abstract

Cytochrome bd oxidase는 저산소 조건에서 원핵 생물의 생존에 필요한 말단 산화 효소 복합체이다. 이 효소 복합체는 CydA, CydB 및 CydX로 이름이 바뀐 작은 단백질 ybgT를 포함하여 3개의 서브 유닛을 갖는다. 이 작은 단백질 CydX의 역할은 Escherichia coli 및 다른 종에서 보고되었지만 원핵 병원체인 Salmonella Typhimurium에서는 아직 명확하게 알려지지 않았다. 이번 연구에서 우리는 이전 발견과 같이CydX가 효소 복합체의 일부이며 Escherichia coli에서와 같이 S. Typhimuriu에서 산화 효소 활성과 조립에 필요하다는 것을 확인했다. 또한, 환원된 Cytochrome bd oxidase는 호기성 및 저산소 조건 모두에서 ß-mercaptoethanol (환원제)에 민감하다는 것을 확인했다. 우리는 ß-mercaptoethanol의 민감성이 세균 호흡의 억제에 기인하고 disulfide bond 파괴에 기인하지 않는다는 것을 제안한다. cytochrome bd oxidase는 박테리아의 호흡 활동을 보호하고 β-mercaptoethanol은 cytochrome bo oxidase의 heme-copper를 표적으로 삼는다. 이는 cytochrome bd oxidase가 가까운 장래에 항생제 치료를 위한 잠재적 약물 목표가 될 수 있다고 제안했다.|Cytochrome bd oxidase, a terminal oxidase enzyme complex that is necessary for the survival of prokaryotes under less oxic conditions. This enzyme complex has 3 subunits including cydA, cydB and small protein ybgT renamed as CydX. Although the role of this small protein CydX is reported in Escherichia coli and other species but still not clearly known in prokaryotic pathogen, Salmonella Typhimurium. In this current study, we confirmed the previous finding that CydX is a part of the enzyme complex and is required for oxidase activity and assembly in S. Typhimurium as in Escherichia coli. Furthermore, we also confirmed that the reduced cytochrome bd oxidase is sensitive to ß-mercaptoethanol (reducing agent) in both aerobic and low oxygen condition. We propose that the sensitivity of ß-mercaptoethanol is due to inhibition of bacterial respiration and not disulfide bond breakage. The cytochrome bd oxidase protects bacterial respiratory activity while ß-mercaptoethanol targets to heme-copper of cytochrome bo oxidase. It suggested that cytochrome bd oxidase can be a potential drug target for antimicrobial therapy in near future.