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Archiv für Mikrobiologie

, Volume 87, Issue 3, pp 221–234 | Cite as

Isolierung und Charakterisierung katabolischer Defektmutanten von Hydrogenomonas eutropha Stamm H16

II. Mutanten mit einem Defekt in der 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat-Aldolase
  • B. Bowien
  • H. G. Schlegel
Article

Zusammenfassung

  1. 1.

    Es wurden Mutanten von Hydrogenomonas eutropha Stamm H 16 (ATCC 17699) isoliert, die weder auf Fructose noch auf Gluconat wachsen können. Alle Mutanten haben eine vollständig defekte KDPG-Aldolase. Die 6-PG-Dehydrase der Mutante F34 wird teilweise konstitutiv synthetisiert. Fructose induziert die übrigen Enzyme des Entner-Doudoroff-Abbauweges (Phosphoglucose-Isomerase und G-6-P-Dehydrogenase) nur wenig, während im Wildtyp der gesamte Enzymsatz voll induziert wird.

     
  2. 2.

    Gluconat unterdrückt das Wachstum von F 34 auf allen geprüften Substraten, einschließlich des autotrophen Wachstums. Fructose beeinflußt das Wachstum auf anderen Substraten nicht.

     
  3. 3.

    Auf Acetat oder Pyruvat wachsende Zellen von F 34 häufen intracellulär KDPG an. Die Pyruvat-Zellen scheiden KDPG in die Nährlösung aus. In Gegenwart von Gluconat erhöht sich die intracelluläre KDPG-Konzentration bis auf 89 μmole/g Trockengewicht; bis zu 270 μmole KDPG/g Trockengewicht werden innerhalb von 3 Std von den Zellen ausgeschieden. Fructose erhöht dagegen den KDPG-„pool” in den Zellen nicht wesentlich über den bereits vorhandenen Basiswert hinaus; sie wird anscheinend nur in sehr geringem Umfang in die Zellen aufgenommen. Dies mag auf einen zusätzlichen Defekt des Fructose-Transportsystems (pleiotroper Effekt) zurückzuführen sein.

     
  4. 4.

    Es wird gezeigt, daß Gluconat in auf Acetat wachsenden Zellen von F 34 den ATP-„pool” drastisch erniedrigt. Gleichzeitig sinkt der Wert der „energy charge” von 0,80 in Acetatzellen auf 0,68 nach Zugabe von Gluconat. Dabei wird auch die Gesamtkonzentration an Adeninnucleotiden stark verringert. Dieser Energieverlust der Zellen ist offenbar für die durch Gluconat verursachte Wachstumshemmung verantwortlich. Intracellulär angehäuftes KDPG wirkt nicht toxisch.

     

Abkürzungen

ADP

Adenosin-5′-diphosphat

AMP

Adenosin-5′-monophosphat

ATP

Adenosin-5′-triphosphat

ED

Entner-Doudoroff

G-6-P(-DH)

Glucose-6-phosphat(-Dehydrogenase)

KDPG

2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat

NADP

Nicotinamid-adenin-dinucleotidphosphat

NADH2

Nicotinamid-adenin-dinucleotid(reduziert)

6-PG

6-Phosphogluconat

PHB

Poly-β-hydroxybuttersäure

TG

Trockengewicht

Isolation and characterization of mutants of Hydrogenomonas eutropha strain H16 defective in catabolism

II. Mutants defective in 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase

Summary

  1. 1.

    Mutants of Hydrogenomonas eutropha strain H 16 (ATCC 17699) were isolated which are unable to grow both on fructose and on gluconate. Activity of 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate (KDPG) aldolase was not detectable in any mutant. Mutant strain F 34 was investigated in more detail. 6-phosphogluconate dehydrase is a partly constitutive enzyme in this mutant. In cells grown in the presence of fructose the enzymes of fructose degradation, phosphoglucose isomerase and glucose-6-phosphate dehydrogenase, are induced and formed up to a low level.

     
  2. 2.

    The growth of mutant F 34 is completely suppressed by gluconate on all substrates tested, growth under autotrophic conditions included. Fructose does not affect growth if utilizable substrates are available.

     
  3. 3.

    KDPG is intracellularly accumulated, when the cells of F 34 grow on acetate or pyruvate. Cells growing on pyruvate excrete KDPG into the medium. If gluconate is added simultaneously, the accumulation is increased up to an intracellular concentration of 89 μmoles KDPG/g dry weight. Up to 270 μmoles KDPG were excreted by 1 g cells (dry weight) within 3 h. Fructose does not significantly increase the KDPG-pool; the uptake of fructose is apparently very slow. This effect may be due to a defective fructose transport system (pleiotropic effect).

     
  4. 4.

    Measurements of the intracellular concentrations of adenine nucleotides (ATP, ADP, AMP) indicated that the ATP-pool is drastically decreased when cells of F 34 growing on acetate are supplied by gluconate. The energy charge of the cells decreases from 0.80 (in cells growing on acetate) to 0.68 after the addition of gluconate. The conversion of gluconate to KDPG acts apparently as an energy-sink. Surprisingly the total concentration of adenine nucleotides is decreased also. The inhibition of growth caused by gluconate is apparently due to the loss of energy and the decrease of the energy charge of the cells. The KDPG accumulated intracellularly does by itself not exert toxic effects.

     

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Copyright information

© Springer-Verlag 1972

Authors and Affiliations

  • B. Bowien
    • 1
    • 2
  • H. G. Schlegel
    • 1
    • 2
  1. 1.Institut für Mikrobiologie der Universität GöttingenMünchen, in Göttingen
  2. 2.Institut für Mikrobiologie der Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbHMünchen, in Göttingen

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