Abstract
The utilization of carnitine and carnitine derivatives (O-acylcarnitines, carnitine carboxylderivatives) and structure-related trimethylammonium-compounds (betaines and nitrogen-bases) by Acinetobacter calcoaceticus was studied by means of the control of growth and the quantitative detection of metabolites. The strain grew only on l-carnitine, l-O-acylcarnitines, and γ-butyrobetaine as the sole carbon sources. The utilization of these compounds and the growth correlated with the cleavage of the C-N bond and thereby with the formation of trimethylamine. d-Carnitine was metabolized, if an additional carbon source, like l-carnitine, was present in the incubation mixture, or if the bacteria were preincubated with l-or dl-carnitine, but no growth was observed on d-carnitine as the sole carbon source. The bacteria oxidized choline to glycinebetaine in the presence of additional carbon sources, glycinebetaine itself was not assimilated. With regard to the catabolism of quaternary nitrogen compounds Acinetobacter calcoaceticus shows a different pathway in comparison with other bacterial species metabolizing carnitine.
Zusammenfassung
Die Verwertung von Carnitin und Carnitinderivaten (O-Acylcarnitine, Carnitincarboxyl-derivate) und strukturverwandten Trimethylammoniumverbindungen (Betaine und Stickstoffbasen) durch Acinetobacter calcoaceticus wurde anhand des Wachstums und des quantitativen Nachweises der Metabolite untersucht. Der Stamm wuchs auf l-Carnitin, l-O-Acylcarnitinen und γ-Butyrobetain als jeweils einziger C-Quelle. Der Verbrauch dieser Verbindungen und das Wachstum korrelierten mit der Spaltung der C-N-Bindung und mit dem gebildeten Trimethylamin. d-Carnitin wurde metabolisiert, wenn als zusätzliche C-Quelle l-Carnitin im Nährmedium vorhanden war, oder wenn die Bakterien mit l-oder dl-Carnitin vorinkubiert worden waren. Mit d-Carnitin als einziger C-Quelle wuchsen die Bakterien jedoch nicht. Die Bakterien oxidierten Cholin zu Glycinbetain in Gegenwart einer zusätzlichen C-Quelle, Glycinbetain selbst wurde nicht assimiliert. In Hinsicht auf den Abbau quaternärer Stickstoffverbindungen besitzt Acinetobacter calcoaceticus im Vergleich zu anderen Carnitin-verwertenden Bakterienarten einen für ihn charakteristischen Stoffwechselweg.
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Literatur
Aurich, H., Kleber, H.-P., Schöpp, W.-D.: An inducible carnitine dehydrogenase from Pseudomonas aeruginosa. Biochim. biophys. Acta. (Amst.) 139, 505–507 (1967)
Aurich, H., Rotzsch, W., Strack, E.: Assimilation von (-)-Carnitin durch Pseudomonas ovalis. Acta biol. med. germ. 11, 274–280 (1963)
Bressler, R.: Fatty acid oxydation. Compr. Biochem. 18, 331–359 (1970)
Buffa, P., Velluti, G.: Utilizzazione et metabolismo della colina in Pseudomonas pyocyanea. G. Microbiol. 3, 232–268 (1957)
Eneroth, P., Lindstedt, G.: Thin-layer chromatography of betaines and other compounds related to carnitine. Analyt. Biochem. 10, 479–485 (1965)
Fraenkel, G., Friedman, S.: Carnitine. Vitam. and Horm. 15, 73–118 (1957)
Fritz, I. B.: Carnitine and its role in fatty acid metabolism. Advanc. Lipid Res. 1, 285–334 (1963)
Goldstein, D. B., Goldstein, A.: An adaptive bacterial cholinesterase from a Pseudomonas species. J. gen. Microbiol. 8, 8–17 (1953)
Hayward, H. R., Stadtman, T. C.: Anaerobic degradation of choline. I. Fermentation of choline by an anaerobic, cytochrome-producing bacterium, Vibrio cholinicus. J. Bact. 78, 557–561 (1959)
Horne, W. D., Broquist, H. P.: Role of lysine and ε-N-trimethyllysine in carnitine biosynthesis. I. Studies in Neurospora crassa. J. biol. Chem. 248, 2170–2175 (1973)
Kleber, H.-P., Schöpp, W., Aurich, H.: Verwertung von n-Alkanen durch einen Stamm von Acinetobacter calcoaceticus. Z. allg. Mikrobiol. 13, 445–447 (1973)
Lindstedt, G., Lindstedt, S., Midtvedt, T., Tofft, M.: The formation and degradation of carnitine in Pseudomonas. Biochemistry 6, 1262–1270 (1967)
Lindstedt, G., Lindstedt, S., Midtvedt, T., Tofft, M.: Inducible γ-butyrobetaine-degrading enzymes in Pseudomonas species AK1. J. Bact. 101, 1094–1095 (1970)
McGarry, J. D., Robles-Valdes, C., Foster, D. W.: Role of carnitine in hepatic ketogenesis. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.) 72, 4385–4388 (1975)
Müller, D. M., Strack, E.: Racematspaltung von dl-Carnitin. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 353, 618–622 (1972)
Seim, H.: Wirkungen von Carnitin und einigen Acylcarnitinen im Tierkörper Diss., Karl-Marx-Univ., Leipzig, S.69–71 (1974)
Shieh, H. S.: Aerobic degradation of choline. I. Fermentation of choline by a marine bacterium, Achromobacter cholinophagum n. sp. Canad. J. Microbiol. 10, 837–842 (1964)
Stahl, E.: Dünnschichtchromatographie, 2. Aufl., S. 85–86. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1967
Strack, E., Noack, R., Aurich, H., Focke, G., Lorenz, I.: Untersuchungen über den Abbau von Carnitin durch Pseudomonas pyocyanea A 7244. Acta biol. med. germ. 9, 115–125 (1962)
Strack, E., Lorenz, I.: Zur Darstellung von Carnitinestern. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 346, 314–316 (1966)
Strack, E., Müller, D. M.: Darstellung von O-Acyl-carnitinen. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 351, 95–98 (1970)
Thomitzek, W.-D.: Die Rolle des Carnitins im Intermediärstoffwechsel. Rev. Physiol. 62, 68–90 (1970)
Travassos, L. R., Sales, C. O.: Microbiological assay of carnitine. Analyt. Biochem. 58, 485–499 (1974)
Travassos, L. R., Suassuna, E. N., Cury, A., Hausmann, R. L., Miranda, M.: A carnitineless mutant of Candida bovina (1). An. Microbiol. (Rio de J.) 9, 465–489 (1961)
Unemoto, T., Hayashi, M., Miyaki, K., Hayashi, M.: Formation of trimethylamine from dl-carnitine by Serratia marcescens. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 121, 220–222 (1966)
Watanabe, K., Kawaharada, H., Kagotani, K., Suzuki, K., Yano, H.: Growing yeast. Ger. Offen. 2,454,048 (Cl. C12C), 24 July 1975, Japan Appl. 73 128, 724, 14 Nov. 1973 15 pp. Ref.: Chem. Abstr. 83/162195 h (1975)
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Kleber, HP., Seim, H., Aurich, H. et al. Verwertung von Trimethylammoniumverbindungen durch Acinetobacter calcoaceticus . Arch. Microbiol. 112, 201–206 (1977). https://doi.org/10.1007/BF00429336
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF00429336