Metabolic changes which occur in cultures of Pseudomonas aeruginosa prior to, and during, pyocyanine production, as well as the biochemical precursors of the pigment, were investigated. Production of the pigment was found to occur at the end of the logarithmic growth phase and was paralleled by cell death and autolysis. The degradation products of L-tryptophan, namely 3-hydroxyanthranilate and anthranilate were shown to be precursors of the pyocyanine molecule. It is proposed that anthranilate is methylated, at the expense of L-methionine, and that 3-hydroxyanthranilate and N-methyl anthranilate condense to form the phenazine nucleus. The suggestion of this pathway was based on enhancement studies, use of methyl analogues and isomeric forms of L-tryptophan in inhibition studies, and the use of auxotrophic strains. A correlation between the levels of pyocyanine and oxidized nicotinamide nucleotides was also reported. / Science, Faculty of / Microbiology and Immunology, Department of / Graduate

A new medium for the production of the phenazine pigment pyocyanine by Pseudomonas aeruginosa has been developed. This medium contains 2-ketogluconate as the sole carbon source and allows rapid synthesis of pyocyanine in yields which are proportional to the carbon added. The availability of this new resuspension medium and the isolation of a mutant of P. aeruginosa unable to oxidize shikimic acid, quinic acid, and some other compounds related to the aromatic pathway, has facilitated the evaluation of components of this pathway as precursors to pigment. Using the competition technique and direct incorporation of ¹⁴C, shikimic acid has been shown to account for virtually 100% of the carbon atoms required for the phenazine nucleus of pyocyanine, implicating the branch point of synthesis of the pigment as occurring at this level of the aromatic pathway. Quinic acid competed only by virtue of its conversion by quinic dehydrogenase and biosynthetic enzymes, to shikimate. These observations were confirmed utilizing polyauxotrophic mutants which were unable to synthesize pyocyanine until quinate or shikimate were supplied. The involvement of a permease for the concentration of hydroaromatics intracellularly has been demonstrated. Attempts at the isolation of postulated N-containing derivatives involved in "dimerization" to form pyocyanine have only met with limited success. / Science, Faculty of / Microbiology and Immunology, Department of / Graduate

Pyocyanine is a blue pigment characterized by the basic phenazine structure. Several other pigments were isolated from bacterial origins which contained the phenazine "nucleus." The similarities between these chemical compounds and their relation to phenazine are more readily observed by a comparison of structural formulae. [...]

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Thesis (Ph.D. in Cancer Biology) -- University of Colorado at Denver and Health Sciences Center, 2006. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 112-124). Free to UCDHSC affiliates. Online version available via ProQuest Digital Dissertations;

La pyocyanine (PYO) est une phénazine de couleur bleu-vert, produite spécifiquement par la bactérie pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa (Pa). La toxicité aérobie de la PYO envers les cellules de mammifères, les levures et les bactéries a été décrite de longue date, mais la compréhension des mécanismes d'action est encore lacunaire, en particulier en conditions de limitation en O2 (conditions rencontrées dans le contexte infectieux). De plus, il a récemment été montré que la PYO peut apporter des effets bénéfiques pour la souche productrice en hypoxie. Au cours de ce travail, nous avons réexaminé les effets de la PYO sur un large panel de bactéries dont son propre producteur (Pa) ainsi que sur un modèle cellulaire eucaryote Saccharomyces cerevisiae exposées à différentes tensions en O2. Nos données suggèrent que la toxicité aérobie de la PYO envers S. cerevisiae est multifactorielle, impliquant à la fois une interaction avec le complexe III de la chaîne respiratoire et l'induction d'un stress oxydatif. Pour la première fois, nous avons mis en évidence une toxicité de la PYO exacerbée en anaérobiose chez un eucaryote (S. cerevisiae). Le mécanisme d'action impliquerait le PYO radical. Nous avons également montré que la PYO peut inhiber la croissance aérobie et anaérobie des microorganismes concurrents, plus particulièrement S. aureus en bloquant le complexe III de la chaîne respiratoire. A l'inverse, la PYO peut stimuler la respiration de Pa surtout dans les conditions mimant le contexte infectieux (hypoxie, vie ralentie). Le complexe III et/ou les oxydases terminales cbb3 serait impliqué favorablement. En conclusion, la PYO jouerait à la fois un rôle de poison hypoxique mais aussi un rôle de navette redox bénéfique pour la survie et la virulence de Pa en hypoxie.

La pyocyanine (PYO) est une phénazine de couleur bleu-vert, produite spécifiquement par la bactérie pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa (Pa). La toxicité aérobie de la PYO envers les cellules de mammifères, les levures et les bactéries a été décrite de longue date, mais la compréhension des mécanismes d’action est encore lacunaire, en particulier en conditions de limitation en O2 (conditions rencontrées dans le contexte infectieux). De plus, il a récemment été montré que la PYO peut apporter des effets bénéfiques pour la souche productrice en hypoxie. Au cours de ce travail, nous avons réexaminé les effets de la PYO sur un large panel de bactéries dont son propre producteur (Pa) ainsi que sur un modèle cellulaire eucaryote Saccharomyces cerevisiae exposées à différentes tensions en O2. Nos données suggèrent que la toxicité aérobie de la PYO envers S. cerevisiae est multifactorielle, impliquant à la fois une interaction avec le complexe III de la chaîne respiratoire et l’induction d’un stress oxydatif. Pour la première fois, nous avons mis en évidence une toxicité de la PYO exacerbée en anaérobiose chez un eucaryote (S. cerevisiae). Le mécanisme d’action impliquerait le PYO radical. Nous avons également montré que la PYO peut inhiber la croissance aérobie et anaérobie des microorganismes concurrents, plus particulièrement S. aureus en bloquant le complexe III de la chaîne respiratoire. A l’inverse, la PYO peut stimuler la respiration de Pa surtout dans les conditions mimant le contexte infectieux (hypoxie, vie ralentie). Le complexe III et/ou les oxydases terminales cbb3 serait impliqué favorablement. En conclusion, la PYO jouerait à la fois un rôle de poison hypoxique mais aussi un rôle de navette redox bénéfique pour la survie et la virulence de Pa en hypoxie. / Pyocyanin (PYO) is a blue-green phenazin, specifically produced by the opportunistic bacterium Pseudomonas aeruginosa (Pa). Aerobic toxicity of PYO toward mammalian cells, yeast and bacteria has been known for a long time, but the understanding of its mechanisms of action remains unclear, especially in conditions of limited O2 (conditions encountered during infection). In addition, it has recently been shown that PYO can bring benefits to the producer strain under hypoxia. In this study, we reexamined the effects of PYO toward a large panel of bacteria including its own producer Pa as well as a model of eukaryotic cells Saccharomyces cerevisiae exposed to different oxygen tensions. Our results suggest that the aerobic toxicity of PYO toward S. cerevisiae is multifactorial: involving both interaction with the respiratory chain at the level of complex III and induction of oxidative stress. For the first time, we have shown that PYO exerts an increased toxicity toward the eukaryotic cell, S. cerevisiae under anaerobiosis. The mechanism could involve the production of PYO radical. We have also shown that PYO can inhibit the aerobic and anaerobic growth of competing microorganisms, especially S. aureus by blocking the complex III of the respiratory chain. Conversely, PYO can stimulate the respiration of Pa, in mainly in conditions similar to those encountered during infection (hypoxia, slowed growth). The complex III and/or the cbb3 oxidases could be favorably involved. To conclude, PYO could act as a hypoxic poison as well as a redox shuttle beneficial for the survival and the virulence of Pa under hypoxia.