細胞分離および大腸菌の抗生物質誘発性自己分解におけるN-アセチルムラミル-L-アラニンアミダーゼの関与

N-アセチルムラミル-L-アラニンアミダーゼは、細菌に広く分布しています。しかし、大腸菌では、これまで1つのペリプラズムアミダーゼが記述されており、これはムレインのリサイクルで役割を果たすことが示唆されています。ここでは、Amia、BとCという名前の3つのアミダーゼが大腸菌に存在し、細胞分裂中のムレイン隔の分裂に関与していると報告しています。さらに、アミダーゼは、抗生物質の存在下で強力な自己分解酵素として作用することが示されました。Amia、B、およびCの欠失変異体は、分離細胞の長い鎖で成長しており、アズトレオナムとブルゲシンの通常の溶解組み合わせに対する耐性反応を示しました。これらの鎖形成変異体の孤立したムレイン・サッシュリは、遮断された隔離部位で肥厚したミュレインの環を示した。in vitroでは、これらのムレイン環構造は、周囲のムレインよりもムラミダーゼによってゆっくりと消化されました。対照的に、アミダゼアミックまたはエンドペプチダーゼMEPAで処理すると、リングは消え、ミュレインサッシュリのこれらの部位でギャップが発生しました。これらの結果は、非常にストレスを受けたムレインのクロスブリッジがブロックされた細胞分裂の部位に集中しているという証拠としてとられています。アミダーゼ欠失変異体は、ムレインに三量体と四量体の架橋を蓄積するため、これらの構造は中隔の切断の前に分裂部位をマークすることが示唆されています。

N-acetylmuramyl-L-alanine amidases are widely distributed among bacteria. However, in Escherichia coli, only one periplasmic amidase has been described until now, which is suggested to play a role in murein recycling. Here, we report that three amidases, named AmiA, B and C, exist in E. coli and that they are involved in splitting of the murein septum during cell division. Moreover, the amidases were shown to act as powerful autolytic enzymes in the presence of antibiotics. Deletion mutants in amiA, B and C were growing in long chains of unseparated cells and displayed a tolerant response to the normally lytic combination of aztreonam and bulgecin. Isolated murein sacculi of these chain-forming mutants showed rings of thickened murein at the site of blocked septation. In vitro, these murein ring structures were digested more slowly by muramidases than the surrounding murein. In contrast, when treated with the amidase AmiC or the endopeptidase MepA, the rings disappeared, and gaps developed at these sites in the murein sacculi. These results are taken as evidence that highly stressed murein cross-bridges are concentrated at the site of blocked cell division, which, when cleaved, result in cracking of the sacculus at this site. As amidase deletion mutants accumulate trimeric and tetrameric cross-links in their murein, it is suggested that these structures mark the division site before cleavage of the septum.