CMFI-Publikation ist "DGHM - Paper of the Month"

Kommentar der Autor*innen:

CO2 und Bikarbonat werden für Carboxylierungsreaktionen im zentralen Stoffwechsel und die Biosynthese kleiner Moleküle in fast allen Bakterien und Eukaryoten benötigt. Die Versorgung der Bakterien mit gelöstem anorganischem Kohlenstoff (DICS, dissolved inorganic carbon supply) wird durch zwei sehr unterschiedliche Systeme bewerkstelligt: der Carboanhydrase (CA) und dem membrangebundenen Bicarbonat-Transporter, MpsAB, den wir erstmals 2019 in einem nicht-autotrophen Bakterium als (membrane potential generating system) bei Staphylococcus aureus beschrieben haben.

Bei der pathogenen Spezies S. aureus gibt es in der Literatur Widersprüche hinsichtlich des Vorhandenseins eines CA oder MpsAB. Mittels bioinformatischer Analyse von 259 fertigen und 4590 unfertigen S. aureus-Genomen sowie molekularbiologischen Methoden konnten wir eindeutig zeigen, dass S. aureus kein CA enthält und dass der Bikarbonat-Transporter MpsAB das einzige DICS-System in dieser Spezies ist. Dieses Ergebnis hat weitreichende Konsequenzen hinsichtlich einer möglichen therapeutischen Anwendung von CA-Inhibitoren, da wir hier zeigen, dass S. aureus völlig resistent gegen diese CA-Inhibitoren ist. Aber die Entwicklung von Inhibitoren gegen das essentielle MpsAB muss vorangetrieben werden.

Sook-Ha Fan, Elisa Liberini, and Friedrich Götz. Staphylococcus aureus Genomes Harbor Only MpsAB-Like Bicarbonate Transporter but Not Carbonic Anhydrase as Dissolved Inorganic Carbon Supply System. Microbiology Spectrum 9(3): e00970-21. (2021) doi: https://doi.org/10.1128/Spectrum.00970-21.

Original Abstract des Artikels:
In recent years, it became apparent that not only autotrophic but also most other bacteria require CO₂ or bicarbonate for growth. Two systems are available for the acquisition of dissolved inorganic carbon supply (DICS): the cytoplasmic localized carbonic anhydrase (CA) and the more recently described bicarbonate transporter MpsAB (membrane potential generating system). In the pathogenic species Staphylococcus aureus, there are contradictions in the literature regarding the presence of a CA or MpsAB. Here, we address these contradictions in detail. We could demonstrate by careful BLASTp analyses with 259 finished and 4,590 unfinished S. aureus genomes that S. aureus does not contain CA and that the bicarbonate transporter MpsAB is the only DICS system in this species. This finding is further supported by two further pieces of evidence: (i) mpsAB deletion mutants in four different S. aureus strains failed to grow under atmospheric air, which should not be the case if they possess CAs, since we have previously shown that both CA and MpsAB can substitute for each other, and (ii) S. aureus is completely resistant to CA inhibitors, whereas Staphylococcus carnosus, which has been shown to have only CA, was inhibited by ethoxyzolamide (EZA). Taken together, we demonstrate beyond doubt that the species S. aureus possesses only the bicarbonate transporter MpsAB as its sole DICS system.