Summary
From culture filtrates of the Streptomyces strain Tü 99 the antibiotic ketomycin, in addition to chlorothricin, was isolated by solvent extraction, counter-current distribution and crystallization of the sodium salt. Spectroscopic investigations and chemical transformation showed, that ketomycin is identical with 3-cyclohexeneglyoxylic acid. Degradation of ketomycin by means of ozone yielded the dextrorotatory (R)-β-carboxyadipic acid. Ketomycin is therefore (R)-3-cyclohexeneglyoxylic acid.
Ketomycin inhibits the growth of Bacillus subtilis. The growth inhibition can be reversed competitively by homoserine, threonine, α-ketobutyrate, α-keto-β-methylvalerate, α-ketoisovalerate, valine, α-ketoisocapronate or leucine or noncompetitively by isoleucine. Out of the same biosynthetic family pyruvate, acetoin and pantothenate have no effect on the growth inhibition as shown with a simple test.
Growing cultures of Bacillus subtilis can convert ketomycin to 3-cyclohexeneglycine. The growth inhibition by the purified natural product can be counteracted by the same substances in a similar manner as above ketomycin.
In vitro 3-cyclohexeneglycine is produced by an amino acid dehydrogenase. The weak transaminase activity does not form 3-cyclohexeneglycine out of ketomycin.
Ketomycin is competitively inhibitory for an amino acid dehydrogenase activity which converts α-keto-β-methylvalerate to isoleucine.
3-Cyclohexeneglycine inhibits in vitro competitively with respect to threonine the threonine desaminase. This explains the antagonistic action in vivo of threonine and presumably of homoserine too.
At concentrations 10 times higher than isoleucine 3-cyclohexeneglycine inhibits the attachment of isoleucine to tRNA by isoleucyl-tRNA-synthetase only to a minute degree. This explains the noncompetitive antagonism of isoleucine in vivo. An experimetal explanation of the antagonistic effect of valine, leucine and their immediate precursors could not be found.
Zusammenfassung
Aus dem Kulturfiltrat des Streptomyceten-Stammes Tü 99 wurde neben Chlorothricin das Antibioticum Ketomycin mittels Extraktion durch Lösungsmittel, Gegenstromverteilung und Kristallisation des Natriumsalzes isoliert. Mit Hilfe von spektroskopischen und chemischen Methoden wurde gezeigt, daß Ketomycin identisch ist mit 3-Cyclohexenylglyoxylsäure. Der Abbau von Ketomycin mit Ozon ergab die rechtsdrehende (R)-β-Carboxyadipinsäure. Ketomycin ist deshalb (R)-3-Cyclohexenylglyoxylsäure.
Ketomycin hemmt das Wachstum von Bacillus subtilis. Die Wachstumshemmung kann kompetitiv durch Homoserin, Threonin, α-Ketobuttersäure, α-Keto-β-methylvaleriansäure, α-Ketoisovaleriansäure, Valin, α-Ketoisocapronsäure oder Leucin oder unkompetitiv durch Isoleucin aufgehoben werden. Aus der selben biosynthetischen Familie zeigen Pyruvat, Acetoin und Pantothensäure im Kreuztest keine Wirkung auf die Wachstumshemmung.
Wachsende Kulturen von Bacillus subtilis wandeln Ketomycin in 3-Cyclohexenylglycin um. Die Wachstumshemmung des gereinigten Naturproduktes kann von den gleichen Substanzen in einer ähnlichen Weise kompensiert werden wie oben beim Ketomycin.
In vitro wird 3-Cyclohexenylglycin von einer Aminosäure-Dehydrogenase gebildet. Die schwache Transaminase-Aktivität bildet kein 3-Cyclohexenylglycin aus Ketomycin.
Ketomycin hemmt kompetitiv die Aminosäure-Dehydrogenase, welche α-Keto-β-methylvalerat in Isoleucin umwandelt.
3-Cyclohexenylglycin hemmt in vitro kompetitiv in bezug auf Threonin die Threonin-Desaminase. Dies erklärt die antagonisierende Wirkung von Threonin und vermutlich auch von Homoserin in vivo.
Bei einer Konzentration, die zehnfach über der Isoleucinkonzentration liegt, hemmt 3-Cyclohexenylglycin die Verknüpfung von Isoleucin mit tRNA durch die Isoleucyl-tRNA-Synthetase nur in geringem Ausmaß. Dies erklärt den unkompetitiven Antagonismus von Isoleucin in vivo. Eine experimentelle Erklärung der antagonisierenden Wirkung von Valin, Leucin und deren unmittelbaren Vorprodukten konnte nicht gefunden werden.
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77. Mitteilung: W. Pache und H. Zähner: Arch. Mikrobiol. 67, 156 (1969).
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Keller-Schierlein, W., Poralla, K. & Zähner, H. Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen. Archiv. Mikrobiol. 67, 339–356 (1969). https://doi.org/10.1007/BF00412581
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