# name
Structural basis of bacterial polysaccharide biosynthesis and priming in pathogenic bacteria

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Facultat de Farmàcia i Ciències de l'Alimentació

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng] This doctoral thesis is focused on the understanding, from a structural and biochemical view point, of the enzymatic mechanisms involved in the biosynthesis of the capsule of pathogenic bacteria. We elucidate the mechanisms governing the priming and polymerization of bacterial capsule polysaccharides (CPS) by using a combination of X-Ray crystallography, single particle cryo electron microscopy (cryoEM), NMR and biochemical assays. We discovered two enzymes, named transition transferases, involved in the biosynthesis of the linker between the conserved glycolipid anchor Kdo and the serotype specific CPS. In Actinobacillus pleuropneumoniae serotypes 3 and 7, the two transition transferases enzymes are CpsA and CpsC. Specifically, CpsA is a glycerol-3-phosphate transferase and CpsC is a glycerol-3-phosphate polymerase. Furthermore, we solved the crystal structure of Cps3D, the multienzyme capsule polymerase of A. pleuropneumoniae serotype 3, demonstrating how its activity is boosted in the presence of Cps3A. We identified the presence of such enzymatic machinery in both group 2 Gram-negative and WTA I Gram-positive bacteria. We also solved crystal structures of the O-acetyl transferase Cps11E of A. pleuropneumoniae serotype 11 system, an enzyme involved in the decoration of the CPS core. Finally, we provided the crystal and the cryoEM structures of Bcs3, the polymerase involved in the biosynthesis of the Haemophilus influenzae type b (Hib) CPS. Bcs3 exhibits a unique dimeric architecture in which each subunits contains three different enzymes. Its concave shape offers an optimal environment for the synthesis of the CPS. Very importantly, we can produce length controlled capsule oligomers of Hib through chemoenzymatic reaction for the use in glycoconjugates vaccine formulations. This thesis greatly contributes to the understanding of the molecular mechanism regulating the biosynthesis of bacterial capsules.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[spa] Esta tesis doctoral se centra en la comprensión, desde una perspectiva estructural y bioquímica, de los mecanismos enzimáticos implicados en la biosíntesis de las cápsulas en patógenos bacterianos. Mediante la combinación de cristalografía de rayos X, criomicroscopía electrónica, RMN y ensayos bioquímicos, dilucidamos los mecanismos que rigen el cebado y la polimerización de los polisacáridos de la cápsula bacteriana (CPS). Descubrimos dos enzimas, a las que denominamos transferasas de transición, implicadas en la síntesis de un enlace entre el ancla lipídica Kdo conservada y el polisacárido de la cápsula específico del serotipo bacteriano. En Actinobacillus pleuropneumoniae serotipos 3 y 7, estas dos enzimas corresponden a CpsA y CpsC. Específicamente, CpsA es una glicerol-3-fosfato transferasa y Cps3C es una glicerol-3-fosfato polimerasa. Además, resolvimos la estructura cristalina de Cps3D, la polimerasa de la cápsula de A. pleuropneumoniae serotipo 3, y demostramos su actividad se ve incrementada en presencia de la transferasa de transición Cps3A. A partir de estos resultados, confirmamos la presencia de dicha maquinaria en bacterias Gram Negativas del grupo 2 y las bacterias Gram Positivas WTA I. En el sistema App, también contribuimos a la resolución de las estructuras cristalinas de la O-acetil transferasa Cps11E en el serotipo 11, que participa en la decoración del esqueleto capsular. Finalmente, contribuimos las estructuras cristalinas y criomicroscopía electrónica de Bcs3, la polimerasa encargada de sintetizar la cápsula de Haemophilus influenzae tipo b (Hib). Bcs3 exhibe una arquitectura dimérica única, en donde cada subunidad contiene tres enzimas diferentes. Su forma cóncava ofrece un entorno adecuado para la síntesis bioquímica del CPS. Cabe destacar que mediante el uso de Bcs3 somos capaces de producir oligómeros de cápsula de Hib mediante quimioenzimática para su uso en formulaciones de vacunas glicoconjugadas. Esta tesis contribuye significativamente al entendimiento de los mecanismos moleculares de biosíntesis de CPS en bacterias.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[cat] Aquesta tesi doctoral està centrada en la comprensió, des d’una perspectiva estructural i bioquímica, dels mecanismes enzimàtics implicats en la biosíntesi de les càpsules bacterianes en microorganismes patogènics. Combinant les tècniques de cristal·lografia de raigs X, crio-microscòpia electrònica, RMN i assaigs bioquímics, vam dilucidar els mecanismes que regeixen la iniciació i la polimerització dels polisacàrids de la càpsula bacteriana (CPS). Vam descobrir dos enzims, als quals vam anomenar transferases de transició, implicades en la síntesi d’un enllaç entre l’àncora lipídica Kdo conservada i el polisacàrid de la càpsula específic del serotip bacterià. En Actinobacillus pleuropneumoniae (App) serotips 3 i 7, aquests enzims corresponen a CpsA i CpsC. Específicament, CpsA és una glicerol-3-fosfat transferasa i CpsC és una glicerol-3-fosfat polimerasa. A més, vam resoldre l’estructura cristal·lina de Cps3D, la polimerasa de la càpsula d’A. pleuropneumoniae serotip 3, i vam demostrar que la seva activitat s’incrementa en presència de la transferasa de transició Cps3A. A partir d’aquests resultats, vam confirmar la presència d’aquesta maquinària en bacteris Gram Negatius del grup 2 i en bacteris Gram Positius WTA I. En el sistema App, també vam contribuir a la resolució de les estructures cristal·lines de l’O-acetil transferasa Cps11E en el serotip 11, que participa en la decoració de l’esquelet capsular. Finalment, vam contribuir amb les estructures cristal·lines i de crio-microscòpia electrònica de Bcs3, la polimerasa encarregada de sintetitzar la càpsula de Haemophilus influenzae tipus b (Hib). Bcs3 presenta una arquitectura dimèrica única, on cada subunitat conté tres enzims diferents. La seva forma còncava ofereix un entorn adequat per a la síntesi bioquímica del CPS. Cal destacar que mitjançant l’ús de Bcs3 som capaços de produir oligòmers de càpsula de Hib, a través de reaccions quimioenzimàtiques, per al seu ús en formulació de vacunes glicoconjugades. Aquesta tesi contribueix significativament a l’enteniment dels mecanismes moleculars de biosíntesi del CPS en bacteris.

# metadata.dc.source[].value
Tesis Doctorals - Facultat - Farmàcia i Ciències de l'Alimentació

# metadata.dc.title[].value
Structural basis of bacterial polysaccharide biosynthesis and priming in pathogenic bacteria