journal article·2014Open access

The dynamics and pH-dependence of Ag43 adhesins’ self-association probed by atomic force spectroscopy

Adrien Jacquot, Chizuko Sakamoto, Angelina Razafitianamarahavo, Céline Caillet, Jenny Merlin, Ahmad Fahs, Jean-Marc Ghigo, Jérôme F. L. Duval, Christophe Beloin, Grégory Francius

Nanoscale· Volume 6· Issue 21

Abstract

Self-associating auto-transporter (SAAT) adhesins are two-domain cell surface proteins involved in bacteria auto-aggregation and biofilm formation. Antigen 43 (Ag43) is a SAAT adhesin commonly found in Escherichia coli whose variant Ag43a has been shown to promote persistence of uropathogenic E. coli within the bladder. The recent resolution of the tri-dimensional structure of the 499 amino-acids' β-domain in Ag43a has shed light on the possible mechanism governing the self-recognition of SAAT adhesins, in particular the importance of trans-interactions between the L shaped β-helical scaffold of two α-domains of neighboring adhesins. In this study, we use single-molecule force spectroscopy (SMFS) and dynamic force spectroscopy (DFS) to unravel the dynamics of Ag43-self association under various pH and molecular elongation rate conditions that mimic the situations encountered by E. coli in its natural environment. Results evidenced an important stretchability of Ag43α with unfolding of sub-domains leading to molecular extension as long as 150 nm. Nanomechanical analysis of molecular stretching data suggested that self-association of Ag43 can lead to the formation of dimers and tetramers driven by rapid and weak cis- as well as slow but strong trans-interaction forces with a magnitude as large as 100-250 pN. The dynamics of cis- and trans-interactions were demonstrated to be strongly influenced by pH and applied shear force, thus suggesting that environmental conditions can modulate Ag43-mediated aggregation of bacteria at the molecular level.
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Research context

OpenAlex topics: Escherichia coli research studies · Bacteriophages and microbial interactions · Force Microscopy Techniques and Applications

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Affiliations

Université de Lorraine

Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour l'Environnement

UMR 7564

Villers-lès-Nancy, France

CNRS

Institut Pasteur

Unité de Génétique des Biofilms

Paris cedex 15, France

Université Paris Diderot

Sorbonne Paris Cité

Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux

UMR 7360

Vandœuvre-lès-Nancy, France

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