Investigations of a wide range of methane-and methanol-utilizers showed a striking versatility of their metabolism dependent on the genotype and growth conditions. A correlation between pathways of carbon and nitrogen metabolism was found. It was most stringent in obligate metheneutilizers: the hexulosephosphnte pathway bacteria assimilated NH, by the reductive amination of a-ketoglutarate or pyruvate whereas the serine pathway bacteria used the glutamate cycle (glutamine synthetase + glutamate-osoglutarate aminotransferase).Multiple enzymic lesions were found in central metabolism of obligate methylotrophs, i.e. the absence of the enzymes of glycolytic and pentosephosphate pathways, gluconeogenesis, citric acid cycle and glyoxylate shunt. These metabolic blocks were not so profound and could be compensated in restricted and facultative methylotrophs during heterotrophio growth. The average levels of exogenous C 0 2 fixation in methylotrophic bacteria with the hexulosephosphate, serine and ribulosebisphosphate pathways were found to be 10, 30 and 80% of their total cell carbon, respectively. These results served as a basis for biotechnological applications of metabolic potential of methylotrophs (production of biomass, polysaccharidea and enzymes as well as for microbiological treatment of industrial waters containing toxic C,and C,-compounds).
ZusammenfassungUntersuchungen an einer grof3en Anzahl von Methan und Methanol verwertenden Mikmorganismen zeigten, in welcher Vielfalt der Metabolismus vom Genotyp und von den Wachstumsbedingungen abhltngig sein kann. Zwischen den Pathways des Kohlenstoff-und Stickstoffmetabolismus wurden Korrelationen gefunden. Dabei gilt fiir obligate Methan-Verwerter : Hexulosephosphat-Weg-Bakterien assimilieren Ammoniak durch reduktive Aminierung von a-Ketoglutarat oder Pyruvat. Serin-Weg-Bakterien nutzen den Glutamat-Cyclus (Glutaminsynthetase und. Glutamat-Oxoglutarat-Aminotransferase). Bei obligat methylotrophen Mikroorganismen wurde hiiufig das Fehlen von Enzymen zentraler Pathways wie der Glykolyse, des Pentosephosphat-Wee, der Gluconeogenese, des Citrat-Cyclus und des Glyoxalat-Cyclus ,beobachtet. Diese metabolischen Blocks waren jedoch nicht so vollstiindig; sie konnten in restriktiven und fakultativen Methylotrophen unter heterotrophen Wachstumsbedingungen ausgeglichen werden. Die exogene CO,-Fixierung triigt in methylotrophen Bakterien mit dem Hexulosephosphat-Weg zu 10%. mit dem Serien-Weg zu 30% und mit dem Ribulosediphosphat-Weg zu 80% zum Kohlenstoffgehalt der Zellen bei (Durchschnittswerte). Die genannten Ergebnisse kBnnen Grundlagen far die biotechnologische Anwendung der metabolischen Fiihigkeiten von Methylotrophen z. B. bei der Biomasseproduktion, der Gewinnung von Polysacchariden und Enzymen bzw. der mikrobiologischen Behandlung von Industrieabwiissern mit toxischen C,und C,-Verbindungen sein.