Microbial urate catabolism: characterization of HpyO, a non-homologous isofunctional isoform of the flavoprotein urate hydroxylase HpxO

Authors

  • Magalie Michiel,

    1. Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    2. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    3. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    4. Laboratoire SATIE, ENSC, Université de Cergy-Pontoise, Neuville sur Oise cedex, France
    Search for more papers by this author
  • Nadia Perchat,

    1. Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    2. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    3. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    Search for more papers by this author
  • Alain Perret,

    1. Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    2. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    3. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    Search for more papers by this author
  • Sabine Tricot,

    1. Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    2. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    3. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    Search for more papers by this author
  • Aude Papeil,

    1. Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    2. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    3. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    Search for more papers by this author
  • Marielle Besnard,

    1. Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    2. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    3. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    Search for more papers by this author
  • Véronique de Berardinis,

    1. Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    2. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    3. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    Search for more papers by this author
  • Marcel Salanoubat,

    1. Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    2. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    3. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    Search for more papers by this author
  • Cécile Fischer

    Corresponding author
    1. Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), UMR8030, Evry, France
    2. CNRS UMR 8030, Evry Cedex, France
    • Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), DSV, Institut de Génomique (IG), UMR8030, Evry, France
    Search for more papers by this author

For correspondence. E-mail fischer@genoscope.cns.fr; Tel. (+33) 1 60 87 25 37; Fax (+33) 1 60 87 25 14.

Summary

In aerobic cells, urate is oxidized to 5-hydroxyisourate by two distinct enzymes: a coenzyme-independent urate oxidase (EC 1.7.3.3) found in eukaryotes and bacteria like Bacillus subtilis and a prokaryotic flavoprotein urate hydroxylase (HpxO) originally found in some Klebsiella species. More cases of analogous or non-homologous isofunctional enzymes (NISE) for urate catabolism have been hypothesized by inspecting bacterial genomes. Here, we used a functional complementation approach in which a candidate gene for urate oxidation is integrated by homologous recombination in the Acinetobacter baylyi ADP1 genome at the locus of its original hpxO gene. Catabolism of urate was restored in A. baylyi ADP1 expressing a FAD-dependent protein from Xanthomonas campestris, representing a new urate hydroxylase family that we called HpyO. This enzyme was kinetically characterized and compared with other HpxO enzymes. In contrast to the latter, HpyO is a typical Michaelian enzyme. This work provides the first experimental evidences for the function of HpyO in bacterial urate catabolism and establishes it as a NISE of HpxO.

Ancillary