Biochemie und analytische Biochemie

Abstrakt

Biotechnologie-Kongress 2015: Der Einfluss der Wachstumsbedingungen (Temperatur und Sauerstoffversorgung) auf die Mangan(II)-Sorption durch lebende und autoklavierte Lactococcuslactisvar.lactis NCIMB 6681 – Sandra BorkowskaHeurtaux – Glasgow Caledonian University

Sandra Borkowska-Heurtaux, Colin Hunter und Alistair Sutherland

Mangan (II) ist ein lebenswichtiges Element für das normale Wachstum und die Entwicklung von Menschen, Tieren und Pflanzen. Es neigt jedoch dazu, sich in einigen Organismen anzureichern, was zu höheren, möglicherweise toxischen Konzentrationen in der Nahrungskette führt. Die Mn2+-Sorptionseigenschaften von Lactococcus lactisvar.lactis, einem nicht-pathogenen Bakterium, das weit verbreitet in der Milchindustrie verwendet wird, wurden in Abhängigkeit von vier Wachstumsbedingungen untersucht: Die Zellen wurden aerob und mit reduziertem Sauerstoff bei 30°C und 37°C kultiviert. Zusätzlich wurden die Biosorptionseigenschaften von lebenden und autoklavierten Zellen verglichen. L. lactis zeigte über 5 Tage eine sehr hohe Fähigkeit zur Sorption von Mn2+ und pH-Abweichungen in den experimentellen Suspensionen zeigten eine Beteiligung von Ionenaustauschmechanismen an der Mn2+-Sorption. Die Lebensfähigkeit von L. lactis während Sorptionsexperimenten wurde mittels Reihenverdünnungen und Plattenzählmethoden untersucht, wobei der größte Rückgang der Zellzahlen nach 24 und 72 Stunden Kontaktzeit beobachtet wurde. Die Sorptionskapazität lebender L. lactis, die unter vier verschiedenen Bedingungen kultiviert wurden, gegenüber Mn(II) lag bei 34–50 mg/gdw. Autoklavierte Biomasse zeigte eine viel geringere Sorptionskapazität (20–39 mg/gdw), aber dieser Bereich gehört zu den höchsten Entfernungskapazitäten gegenüber Mn2+, die in früheren Studien mit verschiedenen (nicht lebenden) Biomassen festgestellt wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind der erste Bericht, der die Mn2+-Sorption durch lebende und autoklavierte Zellen von L. lactis als Funktion verschiedener Wachstumsbedingungen und Metallbeladungen zeigt. Es handelt sich auch um eine der ersten Arbeiten, die den Unterschied zwischen lebenden und toten mikrobiellen Zellen untersucht. Bacteriocin ST34BR, ein kleines Polypeptid von 2,9 kDa, das von Lactococcus lactis subsp. abgegeben wird. lactis ST34BR, hemmt das Wachstum von Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Pseudomonas aeruginosa und Staphylococcus aureus. Auf einen pH-Wert von 6,0 eingestellte MRS-Brühe ergab 6.400 AU/ml, im Vergleich zu 400 AU/ml, die in BHI-Brühe, M17-Brühe, 10 % (Gew./Vol.) Sojamilch und 8 % und 10 % (Gew./Vol.) Melasse verzeichnet wurden. Bei einem pH-Wert von 4,5 wurden nur 800 AU/ml produziert. Basierend auf ähnlichen Tests in MRS-Brühe ohne organischen Stickstoff, angereichert mit verschiedenen Mischungen aus Trypton, Fleischkonzentrat und Hefeextrakt, wurde Trypton als belebende Stickstoffverbindung identifiziert. Die Produktion in Gegenwart von 20 g/l Glucose, Maltose, Mannose oder Saccharose ergab Bakteriozinwerte von 6.400 AU/ml, während eine ähnliche Konzentration von Lactose und Fructose jeweils 3.200 AU/ml und 1.600 AU/ml ergab. In MRS-Stammlösungen, die mit 2 g/l K2HPO4 und 2 g/l, 5 g/l, 10 g/l oder 50 g/l KH2PO4 angereichert waren, wurde kein Unterschied in der Bakteriozin-ST34BR-Aktivität festgestellt. 20 g/l KH2PO4 steigerten jedoch die Bakteriozin-ST34BR-Produktion auf 12.800 AU/ml. Glycerin in Konzentrationen von 1 g/l bis 10 g/l in MRS-Stammlösung verringerte die Bakteriozin-Bewegung auf 3.200 AU/ml, während 20 g/l und 50 g/l nur 1.600 AU/ml ergaben. Die Präsenz von Cyanocobalamin, L - Ascorbinsäure, Thiamin und dl - 6,8 -Dihydroxybenzoat warthioctic corrosive in MRS stock at 1.0 ppm, individually, didn't bring about expanded action levels. (© 2004 WILEY�?�VCH Verlag GmbH and Co. KGaA, Weinheim)Oxygen is a significant determinant of both endurance and mortality of oxygen consuming life forms. For the facultative anaerobe Lactococcus lactis, oxygen effectsly affects both development and endurance. We appear here that oxygen can be helpful to L. lactis if heme is available during circulated air through development. The development time frame is broadened and long haul endurance is particularly improved contrasted with results acquired under the standard aging conditions. We thought about that improved development and endurance could be because of the limit of L. lactis to experience breath. To test this thought, we affirmed that the metabolic conduct of lactococci within the sight of oxygen and hemin is reliable with breath and is most articulated late in development. We at that point utilized a hereditary way to deal with show the accompanying. (I) The cydA quality, encoding cytochrome d oxidase, is required for breath and assumes an immediate job in oxygen usage. cydA articulation is incited late in development under breath conditions. (ii) The hemZ quality, encoding ferrochelatase, which changes over protoporphyrin IX to heme, is required for breath if the forerunner, as opposed to the last heme item, is available in the medium. Shockingly, endurance improved by breath is seen in a superoxide dismutase-inadequate strain, an outcome which underlines the physiological contrasts among maturing and breathing lactococci. These examinations affirm respiratory digestion in L. lactis and propose that this living being might be preferable adjusted to breath over to customary fermentative digestion. The poisonous cell impacts of oxygen are a central point in maturing and mortality. Oxygen poisonousness is ascribed to the action of receptive oxygen species that assault proteins, lipids, and nucleic acids. Impacts of oxygen have been widely concentrated by utilization of bacterial models, chiefly with the facultatively breathing bacterium Escherichia coli.

In this model, breath itself is embroiled as a wellspring of oxidative harm in E. coli. It has been proposed that the shutdown of breath in supplement constrained conditions may diminish responsive oxygen species levels and in this way improve E. coli endurance. Ongoing proof further recommends that endurance is supported by moving cells to anaerobic conditions during passage into fixed stage. Current data on the impacts of oxygen is predominantly founded on breathing living beings. In that capacity, the subject of what anaerobes do within the sight of oxidative pressure has been investigated close to nothing. It is assumed that these creatures adapt to worry similarly as aerobes, then again, actually their barrier frameworks, which may incorporate superoxide dismutases (SODs) and catalases, might be progressively restricted. Be that as it may, there has been no exhibition to date that reactions of anaerobes to an oxidative domain are unsurprising from the conduct of breathing microbes. The impacts of oxygen have been analyzed with Lactococcus lactis, a gram-positive facultative anaerobe with a fermentative digestion that can utilize various sugars to create essentially l-(+)- lactic corrosive. Oxygenation of societies brings about a changed redox state and more prominent NADH oxidase action; as a result, sugar aging is moved toward blended aging, and acidic corrosive, formic corrosive, CO2, ethanol, and acetoin, just as lactic corrosive, are created. Regardless of its grouping as an anaerobe and studies that have concentrated almost altogether on its fermentative digestion, results got around 30 years prior proposed that L. lactis can experience respiratory development, given that heme is added to circulated air through societies; this view was upheld by an exhibition of adjusted metabolic final results, cytochrome arrangement, and hemin-subordinate oxygen take-up. Nonetheless, later investigations of a L. lactis subsp. diacetylactis strain proposed that breath doesn't happen under these conditions, as cytochromes couldn't be recognized.

To date this inquiry has not been additionally investigated, and the results of respiratory development have not been examined. The harmful impacts of oxygen on L. lactis development and endurance have been uncovered by a few examinations under maturation conditions. Development is supposedly restrained by oxygen, and delayed air circulation of lactococcal societies can prompt cell passing and DNA corruption. Oxygen harmfulness might be because of development of hydrogen peroxide and hydroxyl radicals. In contrast to E. coli, L. lactis has a solitary SOD and no catalase. It was discovered that the expansion of exogenous catalase improved endurance of L. lactis cells presented to oxygen. These outcomes recommend that L. lactis may not be completely prepared to withstand the poisonous impacts of an oxidative domain.

Unsere Untersuchungen zur Sauerstoffschädigung veranlassten uns, die positiven Auswirkungen der Erhöhung der exogenen Katalase auf das Wachstum und die Ausdauer von L. lactis zu analysieren. Da Katalase einen Hämkern enthält (in dem Eisen mit einem Porphyrinatom komplexiert ist), untersuchten wir zunächst die Auswirkungen von Sauerstoff in Sichtweite von Häm. Wir bestätigten, dass L. lactis in Übereinstimmung mit früheren Arbeiten für das respiratorische Wachstum gerüstet ist. Atembedingungen führen zu verbessertem Wachstum und einer atemberaubenden Steigerung der Langzeitausdauer im Vergleich zum Wachstum unter normalen Alterungsbedingungen. Die beobachteten Phänotypen erfordern ein makelloses CydA-Gen, das Cytochrom-d-Oxidase kodiert. Unter Atembedingungen findet die Reifung während des beginnenden Wachstums statt, während der Atem während der späten exponentiellen Phase am stärksten ausgeprägt ist. (Eine grundlegende orale Entsprechung des Atems und seiner Auswirkungen auf Laktokokken wurde erstmals im September 1999 auf der Milchsäurekonferenz in Veldhoven, Holland, vorgestellt.