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谷氨酸棒杆菌NCgl1221基因发生突变,该基因编码一种机械敏感通道同源物,可诱导L-谷氨酸的产生。

Mutations of the Corynebacterium glutamicum NCgl1221 gene, encoding a mechanosensitive channel homolog, induce L-glutamic acid production.

作者信息

Nakamura Jun, Hirano Seiko, Ito Hisao, Wachi Masaaki

机构信息

Fermentation & Biotechnology Laboratories, Ajinomoto Co., Suzuki-cho, Kawasaki, Kanagawa 210-8681, Japan.

出版信息

Appl Environ Microbiol. 2007 Jul;73(14):4491-8. doi: 10.1128/AEM.02446-06. Epub 2007 May 18.

Abstract

Corynebacterium glutamicum is a biotin auxotroph that secretes L-glutamic acid in response to biotin limitation; this process is employed in industrial L-glutamic acid production. Fatty acid ester surfactants and penicillin also induce L-glutamic acid secretion, even in the presence of biotin. However, the mechanism of L-glutamic acid secretion remains unclear. It was recently reported that disruption of odhA, encoding a subunit of the 2-oxoglutarate dehydrogenase complex, resulted in L-glutamic acid secretion without induction. In this study, we analyzed odhA disruptants and found that those which exhibited constitutive L-glutamic acid secretion carried additional mutations in the NCgl1221 gene, which encodes a mechanosensitive channel homolog. These NCgl1221 gene mutations lead to constitutive L-glutamic acid secretion even in the absence of odhA disruption and also render cells resistant to an L-glutamic acid analog, 4-fluoroglutamic acid. Disruption of the NCgl1221 gene essentially abolishes L-glutamic acid secretion, causing an increase in the intracellular L-glutamic acid pool under biotin-limiting conditions, while amplification of the wild-type NCgl1221 gene increased L-glutamate secretion, although only in response to induction. These results suggest that the NCgl1221 gene encodes an L-glutamic acid exporter. We propose that treatments that induce L-glutamic acid secretion alter membrane tension and trigger a structural transformation of the NCgl1221 protein, enabling it to export L-glutamic acid.

摘要

谷氨酸棒杆菌是一种生物素营养缺陷型菌株,在生物素限制条件下会分泌L-谷氨酸;这一过程被用于工业生产L-谷氨酸。脂肪酸酯表面活性剂和青霉素也能诱导L-谷氨酸的分泌,即使在有生物素存在的情况下也是如此。然而,L-谷氨酸分泌的机制仍不清楚。最近有报道称,编码2-氧代戊二酸脱氢酶复合体一个亚基的odhA基因被破坏后,会导致在没有诱导的情况下分泌L-谷氨酸。在本研究中,我们分析了odhA基因破坏突变体,发现那些表现出组成型L-谷氨酸分泌的突变体在编码机械敏感通道同源物的NCgl1221基因中携带额外的突变。这些NCgl1221基因突变即使在没有odhA基因破坏的情况下也会导致组成型L-谷氨酸分泌,并且使细胞对L-谷氨酸类似物4-氟谷氨酸具有抗性。破坏NCgl1221基因基本上消除了L-谷氨酸的分泌,在生物素限制条件下导致细胞内L-谷氨酸池增加,而野生型NCgl1221基因的扩增增加了L-谷氨酸的分泌,尽管只是在诱导的情况下。这些结果表明,NCgl1221基因编码一种L-谷氨酸输出蛋白。我们提出,诱导L-谷氨酸分泌的处理会改变膜张力并触发NCgl1221蛋白的结构转变,使其能够输出L-谷氨酸。

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