journal article·2024Open access

Biophysical insights into sugar-dependent medium acidification promoting YfaL protein-mediated Escherichia coli self-aggregation, biofilm formation and acid stress resistance

Yankel Chekli, Stanislas Thiriet-Rupert, Céline Caillet, Fabienne Quilès, Hélène Le Cordier, Emilie Deshayes, Benjamin Bardiaux, Thierry Pédron, Marie Titecat, Laurent Debarbieux, Jean-Marc Ghigo, Grégory Francius, Jérôme F. L. Duval, Christophe Beloin

Nanoscale· Volume 16· Issue 37

Abstract

The ability of bacteria to interact with their environment is crucial to form aggregates and biofilms, and develop a collective stress resistance behavior. Despite its environmental and medical importance, bacterial aggregation is poorly understood and mediated by few known adhesion structures. Here, we identified a new role for a surface-exposed Escherichia coli protein, YfaL, which can self-recognize and induce bacterial autoaggregation. This process occurs only under acidic conditions generated during E. coli growth in the presence of fermentable sugars. These findings were supported by electrokinetic and atomic force spectroscopy measurements, which revealed changes in the electrostatic, hydrophobic, and structural properties of YfaL-decorated cell surface upon sugar consumption. Furthermore, YfaL-mediated autoaggregation promotes biofilm formation and enhances E. coli resistance to acid stress. The prevalence and conservation of YfaL in environmental and clinical E. coli suggest strong evolutionary selection for its function inside or outside the host. Overall, our results emphasize the importance of environmental parameters such as low pH as physicochemical cues influencing bacterial adhesion and aggregation, affecting E. coli and potentially other bacteria's resistance to environmental stress.
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Research context

OpenAlex topics: Microbial Fuel Cells and Bioremediation · Bacterial Genetics and Biotechnology · Vibrio bacteria research studies

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institut Pasteur, Université Paris Cité, Genetics of Biofilms Laboratory, 75015 Paris, France

Université de Lorraine, CNRS, Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (LIEC), F-54000 Nancy, France

Université de Lorraine, CNRS, LCPME UMR 7564, F-54000 Nancy, France

Institut Pasteur, Université Paris Cité, Bacterial Transmembrane Systems Unit, CNRS UMR 3528, Paris, France

Institut Pasteur, Université Paris Cité, Bacteriophage Bacterium Host, 75015 Paris, France

Funding

Agence Nationale de la Recherche · Fondation pour la Recherche Médicale · Ministère de l'Education Nationale, de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche

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