Regulation of airway fumarate by host and pathogen promotes S. aureus pneumonia
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Abstract Staphylococcus aureus is a leading cause of healthcare-associated pneumonia, contributing significantly to morbidity and mortality worldwide. As a ubiquitous colonizer of the upper respiratory tract, S. aureus must undergo substantial metabolic adaptation to achieve persistent infection in the distinctive microenvironment of the lung. We observed that fumC , which encodes the enzyme that converts fumarate to malate, is highly conserved with low mutation rates in S. aureus isolates from chronic lung infections. Fumarate, a pro-inflammatory metabolite produced by macrophages during infection, is regulated by the host fumarate hydratase (FH) to limit inflammation. Here, we demonstrate that fumarate, which accumulates in the chronically infected lung, is detrimental to S. aureus , blocking primary metabolic pathways such as glycolysis and oxidative phosphorylation (OXPHOS). This creates a metabolic bottleneck that drives staphylococcal FH (FumC) activity for airway adaptation. FumC not only degrades fumarate but also directs its utilization into critical pathways including the tricarboxylic acid (TCA) cycle, gluconeogenesis and hexosamine synthesis to maintain metabolic fitness and form a protective biofilm. Itaconate, another abundant immunometabolite in the infected airway enhances FumC activity, in synergy with fumarate. In a mouse model of pneumonia, a Δ fumC mutant displays significant attenuation compared to its parent and complemented strains, particularly in fumarate- and itaconate-replete conditions. Our findings underscore the pivotal role of immunometabolites in promoting S. aureus pulmonary adaptation.
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- Regulation of airway fumarate by host and pathogen promotes S. <i>aureus</i> pneumonia
- Date Crossref
- 10/04/2025
- Éditeur
- openRxiv
- Type
- posted-content
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Où se fait cette recherche
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Columbia University Department of Pediatrics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Peking University Academy for Advanced Interdisciplinary Studies pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Beijing National Laboratory for Molecular Sciences pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Center for Life Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Key Laboratory of Bioorganic Chemistry and Molecular Engineering pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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The University of Melbourne Department of Microbiology and Immunology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Peter Doherty Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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The State University of New Jersey Rutgers pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Rutgers New Jersey Medical School pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Uppsala University Department of Medicinal Chemistry pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Australian Regenerative Medicine Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Monash University Biomedicine Discovery Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Department of Pediatrics — Columbia University, Academy for Advanced Interdisciplinary Studies — Peking University et Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, avec 9 autres affiliations.
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