CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МОРФОЛОГІЯ, КУЛЬТУРА - БІОЛОГІЯ - 2025

Corynebacterium glutamicum - грампозитивна, факультативна анаеробна, паличкоподібна бактерія, присутня в ґрунті. Він не є ні спороутворюючим, ні патогенним. Поряд із рештою коринебактерій та бактеріями родин Mycobacteriaceae та Nocardiaceae входить до групи, відомої як група CMN. До цієї групи належить багато бактерій медичного та ветеринарного значення.

Бактерія C. glutamicum широко використовується в промисловості для виробництва амінокислот. Використання цієї бактерії для промислового виробництва датується більше 40 років.

Corynebacterium glutamicum. Фото AJC1 Flickr. Знято та відредаговано з https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

Кількість амінокислот, що виробляються цими бактеріями, включаючи глутамат натрію і L-лізин, на даний момент перевищує 100 тонн на рік.

Загальна характеристика

Ці бактерії розщеплюють вуглеводи в процесі бродіння. На виробництво амінокислот впливає дане джерело вуглецю та певні умови добавки, такі як обмеження біотину.

Для отримання прищепи використовували культуральні середовища триптонних комплексів (YT), дріжджовий екстракт та модифіковані мінімальні середовища CGXII.

Для вирощування рекомендується температура 30 ° С і pH 7,4 - 7,5. Джерела вуглецю, а також речовини, які будуть використані для збагачення врожаю, залежатимуть від результатів, які потрібно отримати.

Наприклад, виявлено, що глюкоза, сульфат амонію, сульфат магнію та фосфат дикалію значно впливають на виробництво сукцинату.

Для отримання високої концентрації L-лізину культуральне середовище повинно містити глюкозу, сульфат амонію, карбонат кальцію, бактоказамінокислоту, тіамін гідрохлорид, D-біотин, фосфат калію дигідрогенфосфат, гептагідрат сульфату магнію, гептагідрат сульфату заліза і тетрагідрат хлориду марганцю.

Corynebacterium glutamicum, Фото Карлоса Баррейро. Створено та відредаговано з http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Патогенез

Хоча більшість бактерій, що належать до родини Corynebacteriaceae, є патогенними, деякі з них, включаючи C. glutamicum, нешкідливі. Останні, відомі як недифтерійні коринебактерії (CND), є коментарями або сапрофітами, які можуть бути присутніми у людини, тварин і грунту.

Деякі CND, такі як C. glutamicum та C. feeiciens, використовуються у виробництві незамінних амінокислот та вітамінів.

Використання в біотехнології

Геном C. glutamicum відносно стабільний, швидко росте і не виділяє позаклітинну протеазу. Крім того, він непатогенний, не утворює спор і має відносно низькі вимоги до росту.

Ці характеристики та той факт, що він виробляє ферменти та інші корисні сполуки, дозволили цю бактерію назвати «робочим конем» у біотехнології.

Виробництво амінокислот

Першим виявленим продуктом, який, як відомо, був біосинтезований C. glutamicum, був глутамат. Глутамат - це несуттєва амінокислота, яка присутня приблизно в 90% синапсів у мозку.

Він бере участь у передачі інформації між нейронами центральної нервової системи та у формуванні та відновленні пам’яті.

Лізин - незамінна для людини амінокислота та частина білків, синтезованих живими істотами, також виробляється C. glutamicum.

Інші амінокислоти, одержані від цієї бактерії, включають треонін, ізолейцин та серин. Треонін застосовується в основному для профілактики появи герпесу.

Серин допомагає у виробленні антитіл та імуноглобуліну. Ізолейцин, зі свого боку, бере участь у синтезі білка та виробленні енергії під час фізичних вправ.

Інші продукти та програми

Пантотенат

Це найактивніша форма вітаміну В5 (пантотенова кислота), оскільки пантотенат кальцію використовується як добавка в дієтах. Вітамін В5 необхідний для синтезу вуглеводів, ліпідів та білків.

Органічні кислоти

Серед інших, C. glutamicum продукує лактат і сукцинат. Лактат має безліч застосувань, таких як пом’якшувач тканин, регулятор кислотності харчових продуктів, шкіряний засмаг, очисник тощо.

Сакцинат, зі свого боку, використовується для виробництва лаків, барвників, парфумів, харчових добавок, лікарських засобів та для виготовлення біологічно розкладаються пластмас.

Спирти

Оскільки він ферментує цукри, він здатний виробляти спирти, такі як етанол та ізобутанол. З цієї причини проводяться випробування синтезу етанолу в посівах C. glutamicum з відходів цукрової тростини. Метою цих випробувань є досягнення промислового виробництва біопалива.

Ксиліт, поліол або цукровий спирт використовується як підсолоджувач для діабетиків, оскільки він не підвищує рівень цукру в крові.

Біоремедіація

C. glutamicum містить у своєму геномі два оперони, звані ars1 та ars2, стійкі до миш'яку. Зараз проводяться дослідження з метою врешті-решт використовувати цю бактерію для поглинання миш'яку з навколишнього середовища.

Біорозкладаються пластмаси

Крім сукцинату, органічної кислоти, яка природним чином виробляється бактеріями, корисної для виробництва біологічно розкладаються пластмас, є ще одна можлива сполука, яка може бути використана для цих цілей.

Ця сполука є поліефіром, який називається полі (3-гідроксибутират) (P (3HB)). P (3HB) не виробляється природним шляхом C. glutamicum. Однак генетичні інженери провели дослідження, щоб створити в бактерії шляхом генетичної маніпуляції біосинтетичний шлях, який дозволяє виробляти її.

Список літератури

1. С. Абе, К.-І. Такаяма, С. Кіношита (1967). Таксономічні дослідження бактерій, що продукують глутамінову кислоту. Журнал загальної та прикладної мікробіології.
2. Ж.-Й. Лі, Ю.-А. Na, Е. Кім, H.-S. Лі, П. Кім (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, промисловий коник. Журнал мікробіології та біотехнології.
3. J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Розшифровка адаптації Corynebacterium glutamicum при переході від аеробіозу через мікроаеробіоз до анаеробіозу. Гени
4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Виробництво органічних кислот на біологічній основі з Corynebacterium glutamicum. Біотехнологія.
5. М. Вачі (2013). Експортери амінокислот у Corynebacterium glutamicum. У: Х. Юкава, М. Інуї (ред.) Corynebacterium glutamicum біологія та біотехнологія.
6. Corynebacterium glutamicum. У Вікіпедії. Отримано 25 вересня 2018 року з en.wikipedia.org.
7. Corynebacterium glutamicum. На Microbe Wiki. Отримано 25 вересня 2018 року з microbewiki.kenyon.edu.