One point mutation can overturn sugar-binding specificity of lectin RS-IIL from plant pathogen Ralstonia solanacearum

MRÁZKOVÁ, Jana, Lenka MALINOVSKÁ and Michaela WIMMEROVÁ. One point mutation can overturn sugar-binding specificity of lectin RS-IIL from plant pathogen Ralstonia solanacearum. In 17th EMBL PhD Symposium. 2015.

Basic information

• Original name: One point mutation can overturn sugar-binding specificity of lectin RS-IIL from plant pathogen Ralstonia solanacearum
• Name in Czech: Jedna bodová mutace může převrátit cukernou specifitu lektinu RS-IIL pocházejícího z rostlinného patogena Ralstonia solanacearum
• Authors: MRÁZKOVÁ, Jana (203 Czech Republic, belonging to the institution), Lenka MALINOVSKÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Michaela WIMMEROVÁ (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution).
• Edition: 17th EMBL PhD Symposium, 2015.

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Conference abstract
• Field of Study: 10600 1.6 Biological sciences
• Country of publisher: Germany
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/15:00087734
• Organization unit: Faculty of Science
• Keywords (in Czech): lektiny;RS-IIL;Ralstonia solanacearum;PA-IIL; Pseudomonas aeruginosa; místně-cílena mutageneze; převrávení cukerné specifity
• Keywords in English: lectin;RS-IIL; Ralstonia solanacearum; PA-IIL;Pseudomonas aeruginosa; site-directed mutagenesis;overturning of sugar-binding specificity
• Tags: AKR

Abstract

A soil bacterium Ralstonia solanacearum is an aggressive phytopathogen which causes severe wilts of many economically important crops in tropical and subtropical regions. This pathogen produces two lectins: RSL and RS-IIL. Lectins are sugar-binding proteins different from sugar-specific antibodies or enzymes. They often play an important role in host-pathogen recognition and interactions. Lectin RS-IIL belongs to a so-called “PA-IIL family”, which includes also lectins PA-IIL (from P. aeruginosa), CV-IIL (from C. violaceum), BC2L-A and BC2L-C (from B. cenocepacia). These lectins are orthologs with significant sequential and structural similarities. Although they bind saccharides with similar stereochemistry, they differ in preferences towards these saccharides. This fact is caused by differences in three amino acids which are arranged in the so-called “specificity binding loop”. Adam et al. prepared three point mutants of the PA-IIL lectin to investigate the fine specificity. They replaced each of the amino acid of the “specificity loop” for those present in RS-IIL. Subsequent structural and thermodynamic studies confirmed that amino acid in the position 22 is mainly responsible for sugar binding specificity. Mutation in this position led to overturn of sugar preference of PA-IIL to the RS-IIL one. In our work we prepared a mutant of the RS-IIL lectin with substitution of amino acid in position 22 to the one present in PA-IIL “specificity loop” to test possibility of overturn of sugar preference of RS-IIL to the PA-IIL one. We used surface plasmon resonance and isothermal titration microcalorimetry to investigate interactions of this mutant with saccharides. During this work we also improved fast and cheap method for fast determination of lectin specificity by agglutination using microscopy.

Abstract (in Czech)

Půdní bakterie Ralstonia solanacearum je agresivním fytopatogenem, který způsobuje závažná vadnutí mnoha ekonomicky důležitých plodin v tropických a subtropických oblastech. Tento patogen produkuje dva lektiny: RSL a RS-IIL. Lektiny jsou proteiny, které vazají cukry, ale nepatří mezi protilátky ani enzymy. Často hrají důležitou roli v rozpoznávání a interakci hostitele s patogenem. Lektin RS-IIL patří do takzvané "PA-IIL nadrodiny", která zahrnuje také lektiny PA-IIL (Z P. aeruginosa), CV-IIL (z C. violaceum), BC2L-A a BC2L-C (z B. cenocepacia). Tyto lektiny jsou ortology s významnými sekvenčními a strukturními podobnostmi. Ačkoli vázají sacharidy s podobnou stereochemií, liší se v preferencích vůči těmto sacharidům. Tento fakt je způsoben rozdílem tří aminokyselin, které jsou uspořádány v takzvané "smyčce specifity". Adam et al. připravili tři bodové mutanty lektinu PA-IIL aby detailně prozkoumali specifitu. Vyměnili každou aminokyselinu ze "smyčky specifity" za tu, která se nachází ve vazebném místě RS-IIL. Následné strukturní a termodynamické studie potvrdily, že aminokyselina v pozici 22 je nejvíce zodpovědná za specifitu vůči cukrům. Mutate v této pozici vedla k převrácení cukerné preference z PA-IIL na cukernou preferenci lektinu RS-IIL. V naší práci jsme připravili mutanta lektinu RS-IIL se substitucí aminokyseliny v pozici 22 na aminokyselinu, která je v této pozici ve "smyčce specifity" lektinu PA-IIL, abychom otestovali možnost převrácení cukerné preference RS-IIL na cukernou preferenci PA-IIL. Použili jsme rezonanci povrchového plasmonu a isotermální titrační mikrokalorimetrii ke zkoumání interakcí tohoto mutanta se sacharidy. Během této práce jsme také vylepšili rychlou a levnou metodu k rychlému určení specifity lektinů metodou pozorování aglutinace pod mikroskopem.

Links

• ED1.1.00/02.0068, research and development project: Name: CEITEC - central european institute of technology
• GA13-25401S, research and development project: Name: Studium proteinů z patogenů zapojených do rozpoznávání hostitelského organismu

Investor: Czech Science Foundation