- Yleispiirteet, yleiset piirteet
- patogenian
- Käyttö bioteknologiassa
- Aminohappojen tuotanto
- Muut tuotteet ja sovellukset
- pantotenaattia
- Orgaaniset hapot
- alkoholit
- bioremediation
- Biohajoavat muovit
- Viitteet
Corynebacterium glutamicum on gram-positiivinen, fakultatiivinen anaerobinen sauvamainen bakteere, jota esiintyy maaperässä. Se ei ole itiöitä muodostava eikä patogeeninen. Yhdessä muiden Corynebacteriaceae -bakteerien ja Mycobacteriaceae- ja Nocardiaceae-perheiden bakteerien kanssa, se on osa ryhmää, joka tunnetaan nimellä CMN-ryhmä. Tähän ryhmään kuuluu monia bakteereja, joilla on lääketieteellistä ja eläinlääketieteellistä merkitystä.
C. glutamicum -bakteeria käytetään laajalti teollisuudessa aminohappojen tuottamiseen. Tämän bakteerin käyttö teollisuustuotannossa juontaa juurensa yli 40 vuotta.
Corynebacterium glutamicum. Kuva AJC1 Flickr. Otettu ja muokattu osoitteesta
Näiden bakteerien tuottama aminohappojen määrä, mukaan lukien mononatriumglutamaatti ja L-lysiini, ylittää tällä hetkellä 100 tonnia vuodessa.
Yleispiirteet, yleiset piirteet
Nämä bakteerit hajottavat hiilihydraatit käymisprosessin kautta. Aminohappotuotantoon vaikuttavat annettu hiililähde ja tietyt täydennysolosuhteet, kuten biotiinin rajoitus.
Inokulaation saamiseksi on käytetty tryptonikompleksien (YT) elatusaineita, hiivauutetta ja CGXII: n modifioituja minimiväliaineita.
Viljelyyn suositellaan lämpötiloja 30 ° C ja pH-arvoa 7,4 - 7,5. Hiililähteet samoin kuin aineet, joita aiotaan käyttää satojen rikastamiseen, riippuvat saatavista tuloksista.
Esimerkiksi glukoosilla, ammoniumsulfaatilla, magnesiumsulfaatilla ja dikaliumfosfaatilla on havaittu olevan merkittävä vaikutus sukkinaatin tuotantoon.
Korkean L-lysiinipitoisuuden saamiseksi viljelyväliaineessa on oltava glukoosi, ammoniumsulfaatti, kalsiumkarbonaatti, baktokasaminohappo, tiamiinihydrokloridi, D-biotiini, kaliumdivetyfosfaatti, magnesiumsulfaattiheptahydraatti, rautasulfaattiheptahydraatti. ja mangaanikloriditetrahydraatti.
Corynebacterium glutamicum, kuva: Carlos Barreiro. Otettu ja muokattu osoitteesta
patogenian
Vaikka suurin osa Corynebacteriaceae-sukuun kuuluvista bakteereista on patogeenisiä, jotkut niistä, mukaan lukien C. glutamicum, ovat vaarattomia. Viimeksi mainitut, joita kutsutaan ei-difteria-korynebakteereiksi (CND), ovat kommensaalit tai saprofyytit, joita voi esiintyä ihmisissä, eläimissä ja maaperässä.
Joitakin CND: itä, kuten C. glutamicum ja C. feeiciens, käytetään välttämättömien aminohappojen ja vitamiinien tuotannossa.
Käyttö bioteknologiassa
C. glutamicumin genomi on suhteellisen vakaa, kasvaa nopeasti eikä eritä solunulkoista proteaasia. Lisäksi se ei ole patogeeninen, ei muodosta itiöitä ja sillä on suhteellisen alhaiset kasvuvaatimukset.
Nämä ominaisuudet ja se tosiasia, että se tuottaa entsyymejä ja muita hyödyllisiä yhdisteitä, ovat mahdollistaneet tämän bakteerin kutsumisen ”työhevoseksi” bioteknologiassa.
Aminohappojen tuotanto
Ensimmäinen tuote, jonka todettiin olevan biosyntetisoitu C. glutamicumin toimesta, oli glutamaatti. Glutamaatti on ei-välttämätön aminohappo, jota on noin 90%: ssa aivojen synapsista.
Se osallistuu tiedon siirtoon keskushermoston neuronien välillä ja muistin muodostukseen ja palautumiseen.
Lysiini, ihmisille välttämätön aminohappo ja osa elävien olentojen syntetisoimista proteiineista, tuottaa myös C. glutamicum.
Muita, näistä bakteereista saatuja aminohappoja ovat treoniini, isoleusiini ja seriini. Treoniinia käytetään pääasiassa herpes ilmestymisen estämiseen.
Seriini auttaa vasta-aineiden ja immunoglobuliinin tuotannossa. Isoleusiini puolestaan osallistuu proteiinisynteesiin ja energiantuotantoon fyysisen harjoituksen aikana.
Muut tuotteet ja sovellukset
pantotenaattia
Se on B5-vitamiinin (pantoteenihapon) aktiivisin muoto, koska kalsium-pantotenaattia käytetään ravintolisäaineena. B5-vitamiini on välttämätöntä hiilihydraattien, lipidien ja proteiinien synteesissä.
Orgaaniset hapot
C. glutamicum tuottaa muun muassa laktaattia ja sukkinaattia. Laktaatilla on useita sovelluksia, kuten kankaanpehmennysaine, elintarvikkeiden happamuuden säädin, nahan parkitus, puhdistava aine.
Sukkinaattia käytetään puolestaan lakkojen, väriaineiden, hajusteiden, elintarvikelisäaineiden, lääkkeiden ja biohajoavien muovien valmistukseen.
alkoholit
Koska se fermentoi sokereita, se pystyy tuottamaan alkoholeja, kuten etanolia ja isobutanolia. Tästä syystä on olemassa kokeita etanolin synteesiksi C. glutamicum -kasveissa sokeriruo'on jätteistä. Näiden kokeiden tavoitteena on saavuttaa biopolttoaineiden teollinen tuotanto.
Ksylitolia, polyolia tai sokerialkoholia, käytetään makeutusaineena diabeetikoille, koska se ei nosta verensokeritasoa.
bioremediation
C. glutamicum sisältää genomissaan kaksi operonia, nimeltään ars1 ja ars2, jotka ovat resistenttejä arseenille. Parhaillaan on käynnissä tutkimuksia, joiden tarkoituksena on lopulta käyttää tätä bakteeria absorboimaan arseenia ympäristöstä.
Biohajoavat muovit
Sukkinaatin, bakteerien luonnollisesti tuottamien orgaanisten happojen lisäksi, jotka ovat hyödyllisiä biohajoavien muovien valmistuksessa, on myös toinen mahdollinen yhdiste, jota voidaan käyttää näihin tarkoituksiin.
Tämä yhdiste on polyesteri, jota kutsutaan poly (3-hydroksibutyraattiksi) (P (3HB)). C. glutamicum ei tuota luonnollisesti P (3HB): ta. Geenisuunnittelijat ovat kuitenkin suorittaneet tutkimuksia luodakseen bakteereihin geneettisen manipulaation avulla biosynteettisen reitin, joka mahdollistaa sen tuottamisen.
Viitteet
- S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Glutamiinihappoa tuottavien bakteerien taksonomiset tutkimukset. The Journal of General and Applied Microbiology.
- J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). Actinobacterium Corynebacterium glutamicum, teollinen työhevonen. Lehti mikrobiologiasta ja biotekniikasta.
- J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). Corynebacterium glutamicumin mukautumisen purkaminen siirtyessä aerobioosista mikroaerobioosin kautta anaerobioosiin. geenejä
- S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Biopohjainen orgaanisten happojen tuotanto Corynebacterium glutamicumin kanssa. Biotekniikka.
- M. Wachi (2013). Corynebacterium glutamicumin aminohappojen viejät. Julkaisussa: H. Yukawa, M. Inui (toim.) Corynebacterium glutamicum -biologia ja biotekniikka.
- Corynebacterium glutamicum. Wikipediassa. Haettu 25. syyskuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
- Corynebacterium glutamicum. Microbe Wikissä. Haettu 25. syyskuuta 2018 osoitteesta microbewiki.kenyon.edu.