ヘム感受性調節因子SBNIは、黄色ブドウ球菌によるブドウ球菌B産生において二機能性の役割を果たしています

黄色ブドウ球菌感染は、宿主からの鉄の獲得に依存しています。黄色ブドウ球菌は、鉄応答性表面決定因子（ISD）システムと鉄系シデロフォアの生産によるヘムの取り込みを通じて鉄を取ります。Staphyloferrin B（SB）は、SB生合成と排出のために9遺伝子SBN遺伝子クラスターによって生成されるシデロフォアです。最近、9番目の遺伝子産物であるSBNIは、SB生合成の基質であるO-ホスホ-L-セリン（OPS）を生成する遊離Lセリンキナーゼであると判断されました。以前の研究では、SBNIがヘムを感知してSB合成のSBN遺伝子発現を制御することを感じるDNA結合調節タンパク質として特徴づけています。ここでは、APO形式の両方で、キナーゼ反応の産物であるADPの両方で、SBNIホモログのSBNIホモログの1.9-2.1Å解像度でSBNIホモログの分解能で結晶構造を提示します。後者は、アクティブサイトの場所を確認しました。構造は、spsbniがC末端ドメインスワッピングを介して二量体を形成し、分子間ジスルフィド形成を介して二量体の二量体を形成することを明らかにしました。ヘム結合は、SBNI酵素活性にわずかな効果しかなかったため、その2つの機能が独立しており、構造的に異なることを示唆しています。ヘム結合部位を特定し、ISDシステム、ISDI、およびSBNIのヘム分解タンパク質間の触媒ヘム移動を観察しました。これらの発見は、SBNIがSB合成に前駆体OPSに寄与し、SBN遺伝子座の発現を制御するためにヘムを直接検知する二機能性の役割を持っているという概念を支持しています。ISDIからSBNIへのヘムの移動により、環境で利用可能なソースに応じて鉄のソースの好みを制御できるようにすることを提案します。

Staphylococcus aureus infection relies on iron acquisition from its host. S. aureus takes up iron through heme uptake by the iron-responsive surface determinant (Isd) system and by the production of iron-scavenging siderophores. Staphyloferrin B (SB) is a siderophore produced by the 9-gene sbn gene cluster for SB biosynthesis and efflux. Recently, the ninth gene product, SbnI, was determined to be a free l-serine kinase that produces O-phospho-l-serine (OPS), a substrate for SB biosynthesis. Previous studies have also characterized SbnI as a DNA-binding regulatory protein that senses heme to control sbn gene expression for SB synthesis. Here, we present crystal structures at 1.9-2.1 Å resolution of a SbnI homolog from Staphylococcus pseudintermedius (SpSbnI) in both apo form and in complex with ADP, a product of the kinase reaction; the latter confirmed the active-site location. The structures revealed that SpSbnI forms a dimer through C-terminal domain swapping and a dimer of dimers through intermolecular disulfide formation. Heme binding had only a modest effect on SbnI enzymatic activity, suggesting that its two functions are independent and structurally distinct. We identified a heme-binding site and observed catalytic heme transfer between a heme-degrading protein of the Isd system, IsdI, and SbnI. These findings support the notion that SbnI has a bifunctional role contributing precursor OPS to SB synthesis and directly sensing heme to control expression of the sbn locus. We propose that heme transfer from IsdI to SbnI enables S. aureus to control iron source preference according to the sources available in the environment.