Les N-acylhomosérines lactones subissent une lactonolyse de manière dépendante du pH, de la température et de la longueur de la chaîne acyle pendant la croissance de Yersinia pseudotuberculosis et Pseudomonas aeruginosa

Dans les agents pathogènes bactériens à Gram négatif, tels que Pseudomonas aeruginosa et Yersinia pseudotuberculosis, la communication intercellulaire via les molécules de signalisation N-acylhomosérine lactone (AHL) est impliquée dans le contrôle dépendant de la densité de population cellulaire des gènes associés à la virulence. Ce phénomène, appelé quorum sensing, repose sur l'accumulation d'AHL à une concentration seuil à laquelle les gènes structuraux cibles sont activés. En utilisant des biosenseurs capables de détecter une gamme d'AHL, nous avons observé que, dans les cultures de Y. pseudotuberculosis et de P. aeruginosa, les AHL s'accumulent pendant la phase exponentielle mais disparaissent largement pendant la phase stationnaire. Lorsqu'ajoutés à des surnageants de culture libre de cellules en phase stationnaire tardive des agents pathogènes respectifs, les principales AHL de P. aeruginosa, N-butanoylhomoserine lactone (C4-HSL) et N-(3-oxododécanoyl)homoserine lactone (3-oxo-C12-HSL) et N-(3-oxohexanoyl)homoserine lactone (3-oxo-C6-HSL) et N-hexanoylhomoserine lactone (C6-HSL) ont été inactivées. Les composés à chaîne acyle courte (par exemple, C4-HSL) ont été dégradés plus largement que les molécules à chaîne longue (par exemple, 3-oxo-C12-HSL). Peu d'inactivation des AHL a eu lieu avec des extraits cellulaires, et aucune preuve d'inactivation par des enzymes spécifiques n'était apparente. Ce turnover des AHL a été découvert comme étant dû à une lactonolyse dépendante du pH. En acidifiant le milieu de culture à un pH de 2,0, la lactonolyse pouvait être inversée. En utilisant la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire du carbone-13, nous avons constaté que l'ouverture des cycles de homosérine lactone (HSL), N-propionylique HSL (C3-HSL) et C4-HSL augmentait à mesure que le pH augmentait mais diminuait lorsque la chaîne N-acyle était allongée. À faibles niveaux de pH, les cycles lactones se fermaient mais pas par simple inversion du mécanisme de réaction d'ouverture des cycles. L'ouverture des cycles de C4-HSL, C6-HSL, 3-oxo-C6-HSL et N-octanoylhomoserine lactone (C8-HSL), comme déterminé par la réduction du pH dans des solutions aqueuses avec le temps, était également moins rapide pour les AHL avec des chaînes latérales plus longues et plus donneuses d'électrons. L'augmentation de la température de 22 à 37 degrés C a augmenté le taux d'ouverture des cycles. Ensemble, ces données montrent que (i) pour être fonctionnelles dans des conditions physiologiques dans les fluides tissulaires des mammifères, les AHL nécessitent une chaîne latérale N-acyle d'au moins quatre carbones de longueur et (ii) que plus la chaîne latérale acyle est longue, plus la molécule de signal AHL est stable.