分岐鎖膜脂肪酸レベルおよび黄色ブドウ球菌における枝鎖鎖酸酸デヒドロゲナーゼの役割と分岐鎖α-ケト酸デヒドロゲナーゼの役割

目的：膜の流動性は、分岐鎖脂肪酸（BCFA）の存在によって支配されます。分岐鎖α-ケト酸デヒドロゲナーゼ（BKD）は、BCFA合成の重要な酵素です。黄色ブドウ球菌BKD欠損株は、依然としてかなりのレベルのBCFAを生成しました。BKDと構造的な類似性を持つピルビン酸デヒドロゲナーゼ（PDH）は、黄色ブドウ球菌のBCFAに寄与すると推測されています。 方法論：この研究は、BKD-、PDH、およびBKD：メチシリン耐性黄色ブドウ球菌JE2のPDH欠損誘導体を使用して実施されました。成長速度論の違いは、分光測光で評価され、ガスクロマトグラフィーを使用して膜BCFA、および蛍光偏光による膜流動性を使用しました。カロテノイドレベルは、48時間の培養物からのメタノール抽出物のA465を測定することにより推定されました。マイクの値は、スープのマイクロディリューションによって決定されました。BCFAは、野生型で膜脂肪酸の50％を占めましたが、BKD欠損変異体では31％のみでした。BCFAレベルは、PDH欠損株で〜80％、BKD：PDH欠損株で38％でした。BKD欠損変異体は膜流動性の低下を示し、PDH欠損変異体は膜流動性の増加を示した。BKDおよびPDH欠損株はゆっくりと成長し、BKD：PDH欠損株は37°Cで最も遅くなりました。しかし、20°Cでは、BKDおよびBKD：PDH欠損株は、これらの細胞の自己分解に続いてわずかに成長しました。BKD欠損株は、より高いレベルのブドウ球菌を生成しました。PDH欠損およびBKD：PDH欠損株は、ほとんどブドウ球菌を生成しませんでした。BKD欠損株は、ダプトマイシンに対する感受性の増加を示しました。 結論：黄色ブドウ球菌における細胞膜のBCFA組成は、細胞の成長、膜の流動性、およびダプトマイシンに対する耐性に大きく影響するようです。

PURPOSE: Membrane fluidity to a large extent is governed by the presence of branched-chain fatty acids (BCFAs). Branched-chain α-keto acid dehydrogenase (BKD) is the key enzyme in BCFA synthesis. A Staphylococcus aureus BKD-deficient strain still produced substantial levels of BCFAs. Pyruvate dehydrogenase (PDH) with structural similarity to BKD has been speculated to contribute to BCFAs in S. aureus. METHODOLOGY: This study was carried out using BKD-, PDH- and BKD : PDH-deficient derivatives of methicillin-resistant S. aureus strain JE2. Differences in growth kinetics were evaluated spectrophotometrically, membrane BCFAs using gas chromatography and membrane fluidity by fluorescence polarization. Carotenoid levels were estimated by measuring A465 of methanol extracts from 48 h cultures. MIC values were determined by broth microdilution.Results/Key findings. BCFAs made up 50 % of membrane fatty acids in wild-type but only 31 % in the BKD-deficient mutant. BCFA level was ~80 % in the PDH-deficient strain and 38 % in the BKD : PDH-deficient strain. BKD-deficient mutant showed decreased membrane fluidity, the PDH-deficient mutant showed increased membrane fluidity. The BKD- and PDH-deficient strains grew slower and the BKD : PDH-deficient strain grew slowest at 37 °C. However at 20 °C, the BKD- and BKD : PDH-deficient strains grew only a little followed by autolysis of these cells. The BKD-deficient strain produced higher levels of staphyloxanthin. The PDH-deficient and BKD : PDH-deficient strains produced very little staphyloxanthin. The BKD-deficient strain showed increased susceptibility to daptomycin. CONCLUSION: The BCFA composition of the cell membrane in S. aureus seems to significantly impact cell growth, membrane fluidity and resistance to daptomycin.