Ảnh hưởng của các chất đối kháng corrinoid đối với chuyển hóa của vi khuẩn sản xuất metan

Journal of Bacteriology - Tập 146 Số 1 - Trang 133-140 - 1981
William R. Kenealy, J. G. Zeikus

Tóm tắt

Iodopropane ức chế sự phát triển tế bào và sản xuất metan khi Methanobacterium thermoautotrophicum, Methanobacterium formicicum, và Methanosarcina barkeri được nuôi cấy trên H2-CO2. Iodopropane (40 microM) đã ức chế quá trình methanogenesis (30%) và sự phát triển (80%) khi M. barkeri được nuôi cấy hỗn hợp trên H2-CO2-metanol. Việc bổ sung acetate vào môi trường đã ngăn chặn sự ức chế sự phát triển phụ thuộc vào iodopropane quan sát được. Nồng độ iodopropane gây ức chế 50% sự phát triển của M. barkeri trên H2-CO2, H2-CO2-metanol, metanol và acetate lần lượt là 112 +/- 6, 24 +/- 2, 63 +/- 11 và 4 +/- 1 microM. Acetate đã ngăn chặn sự ức chế của iodopropane đối với chuyển hóa một-carbon. Việc nuôi cấy M. barkeri trên H2-CO2-metanol dưới ánh sáng mạnh cũng đã ức chế sự phát triển và methanogenesis một cách lớn hơn trong điều kiện không có acetate so với có acetate trong môi trường. Acetate là hợp chất hữu cơ duy nhất được khảo sát mà ngăn chặn sự ức chế phụ thuộc vào iodopropane đối với chuyển hóa một-carbon trong M. barkeri. Ảnh hưởng của iodopropane và acetate đến các con đường chuyển hóa của metanol và carbon dioxide đã được xác định với các dấu vết 14C khi M. barkeri được nuôi cấy hỗn hợp trên H2-CO2-metanol. Việc bổ sung iodopropane đã giảm sự đóng góp của metanol cho metan và carbon tế bào trong khi làm tăng sự đóng góp của CO2 cho carbon tế bào. Bất kể có iodopropane, việc bổ sung acetate đã làm giảm sự đóng góp của metanol và CO2 cho carbon tế bào mà không làm giảm sự đóng góp của chúng cho metan. Các chất đối kháng corrinoid, ánh sáng và iodopropane, dường như chủ yếu cụ thể trong các phản ứng chuyển hóa của vi khuẩn sản xuất metan liên quan đến tổng hợp acetate từ các hợp chất một-carbon và catabolism acetate.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Balch , W. E. , and R. S. Wolfe . 1976 . New approach to the cultivation of methanogenic bacteria: 2-mercaptoethanesulfonic acid (HS-CoM)-dependent growth of Methanobacterium ruminantium in a pressurized atmosphere . Appl. Environ. Microbiol. 32 : 781 - 791 .

Balch , W. E. , and R. S. Wolfe . 1979 . Specificity and biological distribution of coenzyme M (2-mercaptoethanesulfonic acid) . J. Bacteriol. 137 : 256 - 263 .

Barker , H. A. 1972 . Corrinoid-dependent enzymic reactions. Annu . Rev. Biochem. 4 : 55 - 90 .

Bryant , M. P. , S. F. Tzeng , L. M. Robinson , and A. E. Joyner . 1971 . Nutrient requirements of methanogenic bacteria . Adv. Chem. Ser. 105 : 23 - 40 .

Daniels , L. , G. Fuchs , R. K. Thauer , and J. G. Zeikus . 1977 . Carbon monoxide oxidation by methanogenic bacteria . J. Bacteriol. 132 : 118 - 126 .

Daniels , L. , and J. G. Zeikus . 1978 . One-carbon metabolism in methanogenic bacteria: analysis of short-term fixation products of '4CO2 and "4CH30H incorporated into whole cells . J. Bacteriol. 136 : 75 - 84 .

Ferry J. G. R. D. Sherod H. D. Peck and L. G. Ljungdahl. 1977. Autotrophic fixation of C02 via tet-139

rahydrofolate intermediates by Methanobacterium

thermoautotrophicum p. 151-155. In H. G. Schlegel G.

Gottschalk and N. Pfennig (ed.) Proceedings of the

Symposium on Microbial Production and Utilization of

Gases (H2 CH4 CO). E. Goltze Gottingen.

Fuchs , G. , E. Stupperich , and R. K. Thauer . 1978 . Acetate assimilation and the synthesis of alanine, aspartate, and glutamate by Methanobacterium thermoautotrophicum . Arch. Microbiol. 117 : 61 - 66 .

Ghambeer , R. K. , H. G. Wood , M. hulman, and L Ijungdahl . 1971 . Total synthesis of acetate from CO2. III. Inhibition by alkylhalides of the synthesis from C02, methyltetrahydrofolate and methyl-B,2 by Clostridium thermoaceticum . Arch. Biochem. Biophys. 143 : 471 - 484 .

Gunsalus R. D. Eirich J. Romesser W. Balch S. Shapiro and R. S. Wolfe. 1977. Methyl transfer and methane formation p. 191-197. In Proceedings of the Symposium on Microbial Production and Utilization of Gases (H2 CH4 CO). E. Goltze Gottingen.

Gunsalus , R. P. , J. A. Romesser , and R. S. Wolfe . 1978 . Preparation of Coenzyme M analogues and their activity in the methyl Coenzyme M reductase system of Methanobacterium thermoautotrophicum . Biochem. 17 : 2374 - 2377 .

Hippe , H. , D. Caspari , K. Fiebig , and G. Gottschalk . 1979 . Utilization of trimethylamine and other N-methyl compounds for growth and methane formation by Methanoaarcina barkeri . Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 76 : 494 - 498 .

Krzycki , S. , and J. G. Zeikus . 1980 . Quantification of corrinoids in methanogenic bacteria . Curr. Microbiol. 3 : 243 - 245 .

Ijungdahl , L. G. , aid H. G. Wood . 1969 . Total synthesis of acetate from CO2 by heterotrophic bacteria. Annu . Rev. Microbiol. 23 : 518 - 538 .

Mah , R. A. , M. R. Smith , and L. Baresi . 1978 . Studies on an acetate-fermenting strain of Methanosarcina. Appl. Environ. Microbiol. 35 : 1174 - 1184 .

McBride , B. C. , and R. S. Wolfe . 1971 . A new coenzyme of methyl transfer, coenzyme M . Biochemistry 10 : 2317 - 2324 .

Nelson , D. R. , and J. G. Zeikus . 1974 . Rapid method for the radioisotopic analysis of gaseous end products of anaerobic metabolism . Appl. Microbiol. 28 : 258 - 261 .

Schulmani M. , R. K. Ghambeer , L G . Ljungdahl , and H. G. Wood . 1973 . Total synthesis of acetate from C02. VII. Evidence with Clostridium thermoaceticum that the carboxyl of acetate is derived from the carboxyl of pyruvate by transcarboxylation and not by fixation of C02 . J. Biol. Chem. 248 : 6255 - 6261 .

Shapiro , S. , and R. S. Wolfe . 1980 . Methyl coenzyme M, an intermediate in the methanogenic dissimilation of C, compounds by Methanosarcina barkeri . J. Bacteriol. 141 : 728 - 734 .

Stadtman , T. C. 1967 . Methane fermentation. Annu . Rev. Microbiol. 21 : 212 - 242 .

Stadtman , T. C. , and B. A. Blaylock . 1966 . Role of B,2 compounds in methane formation . Fed Proc. 25 : 1657 - 1661 .

Tanner , R. S. , R. S. Wolfe , and L G . Ljungdahl . 1978 . Tetrahydrofolate enzyme levels in Acetobacterium woodii and their implication in the synthesis of acetate from C02 . J. Bacteriol. 134 : 668 - 670 .

Taylor , C. D. , and R. S. Wolfe . 1974 . Structure and methylation of Coenzyme M (HSCH2CH2SO3) . J. Biol. Chem. 249 : 4879 - 4885 .

Taylor , R. T. , L. Smucker , M. L. Hanna , and J. Gill . 1973 . Aerobic photolysis of alkylcobalamins: quantum yields and light action spectra . Arch. Biochem. Biophys. 156 : 521 - 533 .

Weimer , P. J. , and J. G. Zeikus . 1978 . One carbon metabolism in methanogenic bacteria. Cellular characterization and growth of Methanosarcina barkeri . Arch. Microbiol. 119 : 49 - 57 .

Weimer , P. J. , and J. G. Zeikus . 1978 . Acetate metabolism in Methanosarcina barkeri . Arch. Microbiol. 119 : 175 - 182 .

Weimer , P. J. , and J. G. Zeikus . 1979 . Acetate assimilation pathway of Methanosarcina barkeri . J. Bacteriol. 137 : 332 - 339 .

Wolfe R. 8. and I. J. Higgins. 1979. Microbial biochemistry of methane-a study in contrasts p. 267-370. In T. R. Quayle (ed.) Microbial biochemistry vol. 21. University Park Press Baltimore.

Wolin , E. A. , M. J. Wolin , and R. S. Wolfe . 1963 . Formation of methane by bacterial extracts . J. Biol. Chem. 238 : 2882 - 2886 .

Wood , J. M. , and R. S. Wolfe . 1966 . Propylation and purification of a B12 enzyme involved in methane formation . Biochemistry 5 : 3598 - 3603 .

Wood , J. M. , and R. S. Wolfe . 1966 . Alkylation of an enzyme in the methane forming system of Methanobacillus omelianskii . Biochem. Biophys. Res. Commun. 22 : 119 - 123 .

Zeikus , J. G. 1977 . The biology of methanogenic bacteria . Bacteriol. Rev. 41 : 514 - 541 .

Zeikus , J. G. 1980 . Chemical and fuel production by anaerobic bacteria. Annu . Rev. Microbiol. 34 : 423 - 464 .

Zeikus , J. G. , G. Fuchs , W. Kenealy , and R. K. Thauer . 1977 . Oxidoreductases involved in cell carbon synthesis of Methanobacterium thermoautotrophicum . J. Bacteriol. 132 : 604 - 613 .

Zeikus , J. G. , P. J. Weimer , D. R. Nelson , and L Daniels . 1975 . Bacterial methanogenesis: acetate as a methane precursor in pure culture . Arch. Microbiol. 104 : 129 - 134 .