Modification of elongation factor eEF1A by Legionella pneumophila Lgt glucosyltransferases

• Applicant: Professor Dr. Klaus Aktories
• Subject Area: Parasitology and Biology of Tropical Infectious Disease Pathogens ; Pharmacology
• Term: from 2014 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 253214820

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Untersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass verschiedene bakterielle Toxine durch eine intrazelluläre Glycosylierung auf Zielzellen wirken. Dies trifft auch für Toxine bzw. Effektoren von Legionellen zu. Zum Beispiel modifizieren die "Legionella pneumophila"-Glucosyltransferasen Lgt1-3 den Elongationsfaktor eEF1A, wodurch die Proteinbiosynthese der Wirtszelle gehemmt wird. Folgende Ergebnisse wurden in dem vorliegenden Projekt erzielt. 1. Lgt-Glucosyltransferasen wirken wahrscheinlich durch einen "Stalling"-Effekt auf Ribosomen. 2. Wir verglichen die Enzym-Aktivitäten von Lgt1 und Lgt3 und führten eine Kristallstrukturanalyse des C-Terminus von Lgt3 durch. 3. Wir konnten eine neue posttranslationale Modifikation von Saccharomyces cerevisiae-eEF1A nachweisen. Hierbei kommt es zu einer Glutaminylierung von Glutaminsäure 45 von eEF1A. 4. Wir identifizierten neue Glucosyltransferasen von L. longbeachae, die zu einer Hemmung des Hefe-Wachstums führen, deren Wirkung jedoch unabhängig von eEF1A ist. 5. Wir charakterisierten die neue L. pneumophila- Glucosyltransferase LtpM, die eine C-terminale Phosphoinositol-3-Phosphat-Bindungs- und eine N-terminale Glucosyltransferase-Domäne besitzt. Da die Glucosyltransferase-Aktivität von LtpM unabhängig von divalenten Kationen ist und das Enzym kein typisches DXD-Motiv besitzt, stellt es offenbar einen neuen Typ von Toxin-Glycosyltransferasen dar.

Publications

• Bacterial glycosyltransferase toxins. Cell Microbiol. 2015; 17: 1752-65
  Jank T, Belyi Y, Aktories K
  
• Protein glutaminylation is a yeast-specific posttranslational modification of elongation factor 1A. J Biol Chem. 2017;292(39):16014-16023
  Jank T, Belyi Y, Wirth C, Rospert S, Hu Z, Dengjel J, Tzivelekidis T, Andersen GR, Hunte C, Schlosser A, Aktories K
  
• The Legionella effector LtpM is a new type of phosphoinositide-activated glucosyltransferase. J Biol Chem. 2018
  Levanova N, Mattheis C, Carson D, To KN, Jank T, Frankel G, Aktories K, Schroeder GN
  
• Purification and analysis of effector glucosyltransferase Lgt1 from Legionella pneumophila. Methods Mol Biol. 2019;1921:277-287
  Levanova N, Tabakova I, Jank T, Belyi Y