H16におけるビオチン合成は、ピメロイル-CoAを利用し、アクセプタータンパク質の量によって制御することができます

Biotin synthesis in H16 utilizes pimeloyl-CoA and can be regulated by the amount of acceptor protein.

• Jessica Eggers
• Carl Simon Strittmatter
• Kira Küsters
• Emre Biller
• Alexander Steinbüchel

抄録

工業生産に使用されているグラム陰性切片性ケモリトオートロフ菌(Syn. )のビオチン代謝を調べた。ビオチン補助栄養菌を欠失させた変異体を作製し、細胞内のビオチン枯渇とビオチン補助栄養菌株の最小ビオチン要求量を決定した。ビオチン遊離培地での３回の連続培養は、補助栄養失調症変異体の増殖を防ぐために必要であり、細胞の増殖を促進するためには４０ｎｇ／ｍｌのビオチンで十分であった。それにもかかわらず、他の原核生物および真核生物微生物の間でビオチン補助栄養失調症変異体の需要に類似した野生型と同等の成長を確実にするためには、200 ng/mlのビオチンが必要であった。この変異体の表現型の相補性は、ビオチン合成の中間体がピメロイル-ACPではなくピメロイル-CoAであるという仮定は、グラム陽性菌のビオチン合成のように、ビオチン合成の中間体がピメロイル-ACPではなくピメロイル-CoAであるということを示している。ビオチン合成には、調節タンパク質BirAのDNA結合ドメインが欠落しているが、アクセプタータンパク質の存在量が影響しているようである。また、水素と二酸化炭素を唯一の炭素・エネルギー源として生育することから、安価な資源を付加価値の高い製品に変換するための代謝工学にも利用されています。この細菌の代謝経路を理解することは、菌株のさらなるバイオエンジニアリングとバイオテクノロジー生産のための新しい戦略の開発のために必須である。

The biotin metabolism of the Gram-negative facultative chemolithoautotrophic bacterium (syn. ), that is used for production in industry, was investigated. A biotin auxotroph mutant lacking was generated, and biotin depletion in the cells as well as the minimal biotin demand of a biotin auxotroph strain were determined. Three consecutive cultivations in biotin free medium were necessary to prevent growth of the auxotroph mutant, and 40 ng/ml biotin were sufficient to promote cell growth. Nevertheless, 200 ng/ml biotin were necessary to ensure growth comparable to that of the wildtype which is similar to the demand of biotin auxotroph mutants among other prokaryotic and eukaryotic microbes. A phenotypic complementation of the mutant was only achieved by homologous expression of of or heterologous expression of of but not by of Together with the results from bioinformatic analysis of BioFs, this leads to the assumption that the intermediate of biotin synthesis in is pimeloyl-CoA instead of pimeloyl-ACP like in the Gram-positive Internal biotin content was enhanced by homologous expression of whereas homologous expression of and in combination led to decreased biotin concentrations in the cells. Although a DNA-binding domain of the regulator protein BirA is missing, biotin synthesis seemed to be influenced by the amount of acceptor protein present. is applied in industry for the production of biopolymers and serves as a research platform for the production of diverse fine chemicals. Due to its ability to grow on hydrogen and carbon dioxide as sole carbon and energy source, is often utilized for metabolic engineering to convert cheap resources into value added products. The understanding of the metabolic pathways in this bacterium is mandatory for further bio-engineering of the strain and for the development of new strategies for biotechnological productions.

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