Céline Lavire, Loïc Marty, Yves Dessaux, Thibault Meyer, Armelle Vigouroux, Magali Aumont-Nicaise, Solange Moréra, Franck Pelissier, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Intéractions Plantes-Bactéries (PBI), Département Microbiologie (Dpt Microbio), French Ministere de l'Education Nationale, de l'Enseignement Superieur et de la Recherche Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)French National Research Agency (ANR) ANR-12-BSV8-0003-01/02/03FRISBI ANR-10-INSB-05-01I2BC mass spectrometry SICaPS platform, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Bio-inspired Chemistry and Ecological Innovations (ChimEco), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), and Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)
Agrobacterium tumefaciens pathogens genetically modify their host plants to drive the synthesis of opines in plant tumors. The mannityl-opine family encompasses mannopine, mannopinic acid, agropine and agropinic acid. These opines serve as nutrients and are imported into bacteria via periplasmic-binding proteins (PBPs) in association with ABC transporters. Structural and affinity data on agropine and agropinic acid opines bound to PBPs are currently lacking. Here, we investigated the molecular basis of AgtB and AgaA, proposed as the specific PBP for agropine and agropinic acid import, respectively. Using genetic approaches and affinity measurements, we identified AgtB and its transporter as responsible for agropine uptake in agropine-assimilating agrobacteria. Nonetheless, we showed that AgtB binds agropinic acid with a higher affinity than agropine, and we structurally characterized the agropinic acid-binding mode through three crystal structures at 1.4, 1.74 and 1.9 Å resolution. In the crystallization time course, obtaining a crystal structure of AgtB with agropine was unsuccessful due to the spontaneous lactamization of agropine into agropinic acid. AgaA binds agropinic acid only with a similar affinity in nanomolar range as AgtB. The structure of AgaA bound to agropinic acid at 1.65 Å resolution defines a different agropinic acid-binding signature. Our work highlights the structural and functional characteristics of two efficient agropinic acid assimilation pathways, of which one is also involved in agropine assimilation.