ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

12. МЕТАБОЛІЧНА АКТИВНІСТЬ АЕРОБНИХ ГЕТЕРОТРОФІВ

12.6. НЕПОВНІ ОКИСНЕННЯ

12.6.3. Утворення амінокислот бактеріями

У 1957 р. японець С. Кіносіта виділив Corynebacterium glutamicum і тим самим відкрив нову епоху в промисловому використанні

процесів неповного окиснення. Ця бактерія є продуцентом L-глутамінової кислоти. Катаболізм глюкози йде за гліколітичним шляхом, далі через цитрат і 2-оксоглутарат утворюється глутамат. Утворення глутамату залежить від накопичення 2-оксоглутарату, зумовленого відсутністю у бактерій 2-оксоглутаратдегідрогенази. Якщо в середовищі немає іонів амонію, виділяється 2-оксоглутарат. Анаплеротичною реакцією, яка постачає ЦТК оксалоацетатом, є карбоксилювання пірувату. Штами Corynebacterium glutamicumта Brevibacterium divaricatum виділяють L-глутамінову кислоту за певних фізіологічних умов — ліміту в середовищі біотину. Концентрація біотину (1-5 мкг/л) в середовищі є вирішальним фактором для синтезу глутамату. За такої концентрації біотину в клітинній мембрані відбуваються структурні та функціональні зміни, проникність мембрани для глутамінової кислоти збільшується, амінокислота виділяється з клітин. Аналогічна дія характерна для деяких антибіотиків і поверхнево-активних речовин. Мутанти, які не мають 2-оксоглутаратдегідрогенази, на середовищі з лімітом біотину синтезують до 50 г/л глутамінової кислоти.

Пролін належить до родини глутамінової кислоти і утворюється в результаті АТФ-залежного відновлення останньої. Використання прототрофних мутантів Corynebacterium glutamicum дає змогу одержати більше 25 г/л проліну. Для вирощування таких мутантів використовують середовища з підвищеним вмістом біотину (не 5 мкг/л, як для утворення глутамінової кислоти, а 1000 мкг/л). У таких умовах глутамінова кислота не виділяється з клітин, а перетворюється на пролін.

Ауксотрофні мутанти (гістидинові, метионінові, лейцинові, ізолейцинові) бактерій роду Brevibacterium синтезують до 20-25 г/л проліну. У таких мутантів інгібовані або репресовані активності ключових ферментів відповідних шляхів, що створює надлишок у клітині як вуглецевих попередників, так і АТФ, яка підвищує активність глутаматкінази — першого ферменте біосинтезу проліну.

Для одержання інших амінокислот використовуються інші ауксотрофні мутанти Corynebacterium glutamicum, а також види роду Brevibacterium. Так, мутанти, які потребують гомосерину, є продуцентами лізину. Інші мутанти Corynebacterium glutamicum, а також представники родин Enterobacteriaceae, Pseudomonaceae є продуцентами гомосерину, валіну, триптофану, тирозину та інших амінокислот.