KdgF, the missing link in the microbial metabolism of uronate sugars from pectin and alginate

Les uronates sont des sucres chargés qui sont à la base de deux sources abondantes de biomasse, les pectines et les alginates, que l’on trouve respectivement dans les parois cellulaires des plantes terrestres et des algues marines. Ces polysaccharides représentent une importante source de carbone pour les organismes capables de les dégrader. Les voies microbiologiques du métabolisme des pectines et des alginates sont bien connues et essentiellement parallèles : dans les deux cas, des monouronates non saturés sont produits et transformés en 2-céto-3-désoxygluconate (KDG), un métabolite clé. Les enzymes requises pour catalyser chacune des étapes ont été identifiées à l’aide de microorganismes pectinolytiques et alginolytiques, mais la fonction d’un petit cadre de lecture, kdgF, que l’on retrouve avec les gènes de ces enzymes, demeure inconnue. Dans les travaux présentés ici, nous montrons que KdgF catalyse la conversion des monouronates insaturés en positions 4 et 5 en cétones linéaires, une étape du métabolisme des uronates que l’on croyait spontanée. À l’aide de tests d’activité enzymatique, de RMN, de mutagenèse et de délétion du kdgF, nous montrons que les protéines KdgF des bactéries tant pectinolytiques qu’alginolytiques catalysent la cétonisation des monouronates insaturés et contribuent à la production efficace de KDG. Nous présentons également la structure cristalline de deux protéines KdgF mise en évidence par les rayons X et proposons un mécanisme de catalyse. La découverte de la fonction des KdgF comble une lacune vieille de cinquante ans sur le métabolisme des uronates. Nos constatations permettent de mieux comprendre cette voie métabolique importante ainsi que le rôle de la pectinolyse dans la virulence des phytopathogènes et alimentent l’intérêt croissant dans l’utilisation de pectines et d’alginates comme matières premières pour la fabrication de biocarburants.