Einfluß definierter Substrat‐Limitationen auf das Enzym‐und Metabolitmuster des methylotrophen Bakteriums Pseudomonas W 6

Abstract

Der Zusammenhang zwischen Milieubedingungen und der Konzentration zentraler Stoffwechselintermediate sowie der Konzentration bzw. der Aktivitat von Enzymen des Citratzyklus und der Synthese von Glutamat wurden bei dem obligat methylotrophen Bakterium Pseudomonas W 6 untersucht.Die Konzentrationen der Glutamatdehydrogenase, der Isocitratdehydrogenase, der GlutamatOxalacetat-Transaminase und NADH-Oxidase andern sich in der stationaren Wachstumsphase gegeniiber der exponentiellen praktisch nicht und sind unabhangig von der Art der Limitation (NH,+, Methanol, 02). Dagegen steigt die Aktivitat der Glutaminsynthetase erwartungsgemal3 an, wenn die stationare Phase durch NH,+-Mange1 eingeleitet wird.Glycerinaldehyd-3-phosphat, Dihydroxyacetonphosphat und Isocitrat konnten nnabhangig von den Mangelbedingnngen in keinem Fall mit Hilfe enzymatischer Bestimmungsmethoden nachgewiesen werden. Die zellularen Konzentrationen an Pyruvat und a-Ketoglutarat steigen unter NH,+-Mangelbedingungen um das 2-bzw. 70fachean, unter Methanol-Mangelbedingungen Lndern sich die Konzentrationen gegenuber der exponentiellen Phase nicht. Das Anstauen von a-Ketoglutarat wird als ein weiterer Beweis fur den offenen Citratzyklus bei Pseudomonas W 6 diskutiert. Die hohe Pyruvatkonzentration nnd die geringe Aktivitat des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes deuten darauf hin, daD dieses Enzym fur den Citratzyklus ,,key enzyme" -Funktion besitzt.Zuiri Verstandnis der Regulation des Stoffweohsels in viuo und zur Erarbeitung cines Regulationsmodells bei wachsenden Mikroorganismenpopulationen ist es erforderlich, uber die Kenntnis der rnetabolischen und energetischen Regulation einzelner Enzyme und Enzyinketten hinaus quantitative Angaben iiber die Veranderungen des Enzym-und Metabolitmustera zu haben. Daruber gibt es f u r obligat methylotrophe Bakterien bisher keine Veroffentlichnngen.Unsere Untersuchungen wurden an den1 obligat iriethylotrophen Bakteriuni Pseudomosias W 6 durchgefiihrt. Sie hatten Zuni Ziel, Kenntnisse uber den Zusarriinenhang zwischen Milieubedingungen und der Konzentration zentraler Stoffwechselinetabolite sowie der Konzentration von Enzynien des Citratzyklus und von init dieseni verkniipften anabolen und katabolen Seyuenzen zu erarbeiten. Material und MethodenPseudomonas W 6 wurde in 500-ml-Schuttelkolben mit 100 ml Mineralsalzniedium bei 30 "C kultiviert. Als C-und Energiequelle diente 1 Val.-% Methanol und als Stickstoffquelle 1 g NH, C1/1.Der pH-Wert des Mineralsalzmediums wurde auf 6,9 eingestellt und mit 0,05 M Natrium-Maleat gepnffert.Die Biomasse nach 16 Std. Kultivierung von jeweils 4 Kolben diente als Inokulum fur die ,,batch"-Experimente im Fermentor. Die Fermentorversuche wurden in eineni 15-1-Glasfermentor mit 6-Blatt-Scheibenruhrer durchgefiihrt. Die pH-Regelung erfolgte mittels 20%iger Natronlauge bzw. lOY/,iger Schwefelsaure.Die Bilanzierung der Substrate Methanol, Ammonium, Phosphat sowie des Saaerstoffs und des Kohlendioxids in der Abluft und die Messung der Biomasse erfolgten stundlich.

Evolutionary aspects of autotrophy.

“…In the methane-utilizing bacteria P. methanica and M. capsulatus, all the enzymes necessary for the cleavage of FMP by both routes are present (101) and there is no evidence yet as to whether both pathways operate in these two organisms or whether one is of more significance than the other. Babel and co-workers (5,6,43) ase were not found.…”