Abstract
Although alditols reached the interior of the cells of Rhodotorula gracilis by means of the constitutive monosaccharide carrier, a second carrier of pentitols was found to be inducible. Ribitol and l-arabinitol, entering the cells by the constitutive carrier, induced a single catabolic enzyme system, including a carrier of pentitols. This induction depended on de novo protein synthesis. In addition to ribitol and l-arabinitol, the induced catabolic enzyme system was also specific for xylitol and d-arabinitol; these two alditols were not inducers. Hexitols, erythritol and pentoses were not transported or catabolized by the induced system.
The induced carrier had a lower half-saturation constant, K T , and higher maximal velocity, V, than the constitutive carrier of pentitols. Kinetic studies of induced transport indicated, that this was an active process which appeared to be coupled with the simultaneous uptake of H+-ions (H+-substrate symport). The induced transport of pentitols was strongly inhibited by monosaccharides, although not competitively. The enzyme synthesis induced by ribitol or l-arabinitol was repressed by monosaccharides.
Zusammenfassung
Polyalkohole weden von der Hefe Rhodotorula gracilis über den konstitutiven Monosaccharidträger aufgenommen; für Pentitole wurde ein zweiter, induzierbarer Träger gefunden. Die über den konstitutiven Träger in das Zellinnere gelangenden Pentitole Ribitol und l-Arabitol induzieren ein (und dasselbe) Enzymsystem, welches sowohl eine zusätzliche Aufnahme als auch den Abbau von Pentitolen ermöglicht. Hierbei erfolgt eine de novo Proteinsynthese. Das induzierte Transport- und Abbausystem wird auch von den nicht induzierenden Pentitolen Xylitol und d-Arabitol, nicht aber von Hexitolen, Erythritol oder Pentosen benutzt.
Der induzierte Transport von Pentitolen erfolgt mit wesentlich höherer Geschwindigkeit und Affinität als deren Transport durch den konstitutiven Monosaccharidträger. Er erfüllt die Kriterien eines aktiven Vorgangs und scheint mit einer gleichzeitigen Aufnahme von Wasserstoffionen verbunden zu sein (H+-Substrat Symport). In Anwesenheit von Monosacchariden wird der induzierte Pentitoltransport stark gehemmt; eine Kompetition der Pentitole mit Monosacchariden liegt jedoch nicht vor. Die durch Ribitol oder l-Arabitol induzierbare Enzymsynthese unterliegt der Repression durch Monosaccharide.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
Literatur
Cirillo, V. P.: Galactose transport in Saccharomyces cerevisiae. I. Nonmetabolized sugars as substrates and inducers of the galactose transport system. J. Bact. 95, 1727–1731 (1968)
Cohen, G. N., Monod, J.: Bacterial permeases. Bact. Rev. 21, 169–194 (1957)
de Crombrugghe, B., Perlman, R. L., Varmus, H. E., Pastan, I.: Regulation of inducible enzyme synthesis in Escherichia coli by cyclic adenosine 3′,5′-monophosphate. J. biol. Chem. 244, 5828–5835 (1969)
Harold, F. M.: Chemiosmotic interpretation of active transport in bacteria. Ann. N.Y. Acad. Sci. 227, 297–311 (1974)
Höfer, M., Betz, A., Kotyk, A.: Metabolism of the obligatory aerobic yeast Rhodotorula gracilis. IV. Induction of an enzyme necessary for d-Xylose catabolism. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 252, 1–12 (1971)
Höfer, M., Dahle, P.: Glucose repression of inducible enzyme synthesis in the yeast Rhodotorula gracilis. Effect of the cellmembrane transport. Europ. J. Biochem. 29, 326–332 (1972)
Höfer, M., Dahle, P., Klöppel, R.: Glucose repression of the inducible catabolic pathway for pentitols in Rhodotorula gracilis. Biochem. Soc. Trans. 3, 1083–1084 (1975)
Höfer, M., Seletzky-Hild, O., Dahle, P.: Über die Rolle des Zellmembrantransports bei der Glucoserepression der induzierbaren Enzymsynthese. Zbl. Bakt., I. Abt. Orig. A 228, 199–203 (1974)
Klöppel, R., Höfer, M.: Induction of a transport system for pentitols in the yeast Rhodotorula gracilis. Proc. 4th Int. Symp. on yeasts, Part I (H. Klaushofer, U. B. Sleytr, eds.), pp. 291–292. Wien: Hochschülerschaft an der Hochschule für Bodenkultur 1974a
Klöppel, R., Höfer, M.: Effect of monosaccharides on polyol transport and consumption in Rhodotorula gracilis. Abstr. Commun. 9th Meet. Fed. Europ. Biochem. Soc., p. 252, published by the Hungarian Biochem. Soc. (1974b)
Klöppel, R., Höfer, M.: Untersuchungen zur Aufnahme von Polyalkoholen bei der obligat aeroben aeroben Hefe Rhodotorula gracilis. Zbl. Bakt., I. Abt. Orig. A 228, 211–217 (1974c)
Klöppel, R., Höfer, M.: Transport und Umsatz von Polyalkoholen bei der Hefe Rhodotorula gracilis (glutinis). I. Konstitutiver Polyalkoholtransport. Arch. Microbiol. 107, 329–334 (1976)
Komor, E., Tanner, W.: The hexose-proton symport system of Chlorella vulgaris. Specificity, stoichiometry and energetics of sugar-induced proton uptake. Europ. J. Biochem. 44, 219–223 (1974)
Kotyk, A., Haškovec, C.: Properties of the sugar carrier in baker's yeast. III. Induction of the galactose carrier. Folia microbiol. (Praha) 13, 12–19 (1968)
Lewis, D. H., Smith, D. C.: Sugar alcohols (polyols) in fungi and green plants. II. Methods of detection and quantitative estimation in plant extracts. New Phytol. 66, 185–204 (1967)
Makman, R. S., Sutherland, E. W.: Adenosine 3′,5′-phosphate in Escherichia coli. J. biol. Chem. 240, 1309–1314 (1965)
Misra, P. C., Höfer, M.: An energy-linked proton-extrusion across the cell membrane of Rhodotorula gracilis. FEBS-Letters 52, 95–99 (1975)
Pastan, I., de Crombrugghe, B.: Control of expression of genetic information in E. coli by cyclic AMP. Acta endocr. (Kbh.), Suppl. 168, 298–306 (1972)
Phaff, H. J., Ahearn, D. G.: Genus 7. Rhodotorula Harrison. In: The yeasts. A taxonomic study (I. Lodder, ed.), pp. 1187–1223. Amsterdam: North-Holland 1970
Rickenberg, H. V., Cohen, G. N., Buttin, G., Monod, J.: La galactoside-perméase d'Escherichia coli. Ann. Inst. Pasteur 91, 829–857 (1956)
Ring, K.: Die Induktion des aktiven Transportes neutraler Aminosäuren bei Streptomyces hydrogenans. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 183, 375–393 (1969)
de Robichon-Szulmajster, H.: Contribution à l'étude génétique et physiologique du métabolism du galactose chez la levure. Ann. Technol. Agr. 10, 81–185 (1961)
Saier, M. H., Roseman, S.: Inducer exclusion and repression of enzyme synthesis in mutants of Salmonella typhimurium defective in enzyme I of the phosphoenolpyruvate-sugar phosphotransferase system. J. biol. Chem. 247, 972–975 (1972)
Seaston, A., Inkson, C., Eddy, A. A.: The absorption of protons with specific amino acids and carbohydrates by yeast. Biochem. J. 134, 1031–1043 (1973)
Slayman, C. L., Slayman, C. W.: Depolarization of the plasma membrane of Neurospora during active transport of glucose: evidence for a proton-dependent cotransport system. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.) 71, 1935–1939 (1974)
Tanner, W., Grünes, R., Kandler, O.: Spezifität und Turnover des induzierbaren Hexose-Aufnahmesystems von Chlorella. Z. Pflanzenphysiol. 62, 376–386 (1970)
Tanner, W., Kandler, O.: Die Abhängigkeit der Adaptation der Glucoseaufnahme von der oxydativen und photosynthetischen Phosphorylierung bei Chlorella vulgaris. Z. Pflanzenphysiol. 58, 24–32 (1967)
Umbreit, W. W., Burris, R. H., Stauffer, J. P.: Manometric techniques, p. 274. Minneapolis, Minn.: Burgess 1957
West, I. C., Mitchell, P.: Proton-coupled β-galactoside translocation in non-metabolizing Escherichia coli. Bioenergetics 3, 445–462 (1972)
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Klöppel, R., Höfer, M. Transport und Umsatz von Polyalkoholen bei der Hefe Rhodotorula gracilis (glutinis) . Arch. Microbiol. 107, 335–342 (1976). https://doi.org/10.1007/BF00425349
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00425349