Сверхсинтез α-ацетолактата из глюкозы у продуцента диацетила Lactococcus lactis ssp. lactis bv. diacetylactis B2103 -природного мутанта, лишенного α-ацетолактатдекарбоксилазы

摘要

Исследовали влияние скорости поступления кислорода в среду на активность путей метаболизма пирувата с образованием конечных продуктов (лактатдегидроге-назный (ЛДГ), пируватформиатлиазный (ПФЛ), пируватдегидрогеназный (ПДГ) и ацетолактатсинтазный (АЛС) пути) у молочнокислого лактококка Lactococcus lactis ssp. lactis bv. diacetylactis B2103/74. Обнаружено, что эта культура помимо отсутствия α-ацетолактатдекарбоксилазы обладает еще одной уникаиьной природной особенностью - способностью к сверхсинтезу α-ацетолактага (АЛ) (25-28 мМ). Поиск аналогичных штаммов у штаммов биоварианта diacetylactis показал, что это явление достаточно редкое; найдена только одна культура (ВКПМ 7590) с такой же способностью, но имеющая активную α-ацетолактатдекарбоксилазу и по этой причине в отличие от штамма 2103/74 образующая только ацетоин. Сверхсинтез АЛ наблюдался в условиях интенсивной аэрации (К_Lа ≥ 90-120 ч~(-1)); при этом решающую роль играл состав среды. Показано, что в основе сверхсинтеза лежит мощное переключение части потока пирувата с ЛДГ-пути на ПДГ- и АЛС-пути, причем из-за ограниченной пропускной способности ПДГ-пути весь метаболизм дополнительного пирувата из ЛДГ-пути, минуя ПДГ-путь, протекаи исключительно через АЛС-путь. Сдвиг метаболизма пирувата от ЛДГ- к ПДГ- и АЛС-путям в культуре биоварианта diacetylactis связан с инициированием оксидазной реакции, восстанавливающей О2 до H2O и перехватывающей для этой цели NADH у ЛДГ. Специфическое проявление этой реакции у культур штаммов 2103/74 и 7590, которое привело к глубокой перестройке всего метаболизма пирувата в пользу α-ацетолактата, обязано своим возникновением суперактивной оксидазной системе, переключающей 75-80% потока NADH от ЛДГ на оксидазный путь регенерации NAD~+. Природа этой супероксидазной системы неизвестна. Предполагается, что по своей структуре она может быть близкой к простейшей электронтранспортной цепи, встроенной в мембрану.