- מאפיינים כלליים
- פתוגיה
- שימושים בביוטכנולוגיה
- ייצור חומצות אמינו
- מוצרים ויישומים אחרים
- פנטותנט
- חומצה אורגנית
- אלכוהולים
- Bioremediation
- פלסטיק מתכלה
- הפניות
Corynebacterium glutamicum הוא חיידק אנאירובי, דמוי מוט, חיובי לגרם, המצוי באדמה. זה לא יוצר נבגים ולא פתוגני. יחד עם שאר משפחות Corynebacteriaceae והחיידקים ממשפחות Mycobacteriaceae ו- Nocardiaceae, זהו חלק מהקבוצה המכונה קבוצת CMN. קבוצה זו כוללת חיידקים רבים בעלי חשיבות רפואית וטרינרית.
החיידק C. glutamicum נמצא בשימוש נרחב בתעשייה לייצור חומצות אמינו. השימוש בחיידק זה לייצור תעשייתי מתקיים יותר מ 40 שנה.
Corynebacterium glutamicum. צילום: AJC1 פליקר. צולמה ונערכה מ- https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/
כמות חומצות האמינו המיוצרות על ידי חיידקים אלה, כולל מונוסודיום גלוטמט ו- L-lysine, עולה כיום על 100 טון בשנה.
מאפיינים כלליים
חיידקים אלו מפרקים פחמימות בתהליך התסיסה. ייצור חומצות אמינו מושפע ממקור הפחמן הנתון ומתנאי תוספות מסוימים כמו מגבלת ביוטין.
כדי להשיג את החיסון, נעשה שימוש במדיות תרבות של קומפלקסים של טריפטון (YT), תמצית שמרים ותקשורת מינימאלית של CGXII ששונו.
לטיפוח מומלצות טמפרטורות של 30 מעלות צלזיוס ו- pH של 7.4 - 7.5. מקורות הפחמן, כמו גם החומרים שעתידים לשמש להעשרת היבול, יהיו תלויים בתוצאות שיש להשיג.
לדוגמא, גלוקוז, אמוניום סולפט, מגנזיום סולפט ודופוטסיום פוספט נמצאו כבעלי השפעה משמעותית על ייצור הסוקינאט.
כדי להשיג ריכוז גבוה של ל-ליזין, על מדיום התרבות להיות גלוקוז, אמוניום סולפט, סידן פחמתי, חומצה בקטוקאסמינו, תיאמין הידרוכלוריד, D-biotin, אשלגן דיהידרוג פוספט, מגנזיום סולפט הפטרהידראט, sulphate ברזלי הפפטהידראט. וטרהידראט מנגן כלוריד.
Corynebacterium glutamicum, צילום: קרלוס בארירו. צולם ונערך מ http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535
פתוגיה
למרות שרוב החיידקים השייכים למשפחת Corynebacteriaceae הם פתוגניים, חלקם, כולל C. glutamicum, אינם מזיקים. אלה האחרונים, הידועים בכינוי שאינם דיפתריה קוריובקטריה (CND), הם תחלואיות או ספירופיטים שיכולים להופיע בבני אדם, בבעלי חיים ובאדמה.
חלק מה- CND, כמו C. glutamicum ו- C. feeiciens, משמשים לייצור חומצות אמינו וויטמינים חיוניים.
שימושים בביוטכנולוגיה
הגנום של C. glutamicum יציב יחסית, צומח במהירות ואינו מפריש פרוטאז מחוץ לתאים. יתר על כן, הוא אינו פתוגני, אינו יוצר נבגים ויש לו דרישות צמיחה נמוכות יחסית.
מאפיינים אלה, והעובדה שהוא מייצר אנזימים ותרכובות שימושיות אחרות, אפשרו לחיידק זה להיקרא "סוס עבודה" בביוטכנולוגיה.
ייצור חומצות אמינו
המוצר הראשון שנמצא שידוע כי ביוסינתזה על ידי C. glutamicum היה גלוטמט. גלוטמט היא חומצת אמינו לא חיונית הקיימת בכ -90% מהסינפסות במוח.
זה מעורב בהעברת מידע בין תאי העצב של מערכת העצבים המרכזית והיווצרות זיכרון והתאוששותו.
ליזין, חומצה אמינית חיונית לבני אדם וחלק מהחלבונים המסונתזים על ידי יצורים חיים, מיוצר גם על ידי C. glutamicum.
חומצות אמינו אחרות המתקבלות מחיידק זה כוללות טרונין, איזולוצין וסרין. תרונין משמש בעיקר למניעת הופעת הרפס.
סרין מסייע בייצור נוגדנים ואימונוגלובולין. האיזולוצין מצידו מעורב בסינתזת חלבונים וייצור אנרגיה במהלך פעילות גופנית.
מוצרים ויישומים אחרים
פנטותנט
זוהי הצורה הפעילה ביותר של ויטמין B5 (חומצה פנטותנית), שכן פנטותנאט סידן משמש כתוסף תזונה. ויטמין B5 חיוני בסינתזה של פחמימות, ליפידים וחלבונים.
חומצה אורגנית
בין היתר, C. glutamicum מייצר לקטט וסוקינאט. לקטט יש מספר רב של יישומים, כמו מרכך מרקם, ווסת חומציות מזון, שיזוף עור, טיהור, בין היתר.
סוכצן מצידו משמש לייצור לכות, צבעים, בשמים, תוספי מזון, תרופות לייצור פלסטיקה מתכלה.
אלכוהולים
מכיוון שהיא תוססת סוכרים, היא מסוגלת לייצר אלכוהולים, כמו אתנול ואיזובוטנול. מסיבה זו, ישנם ניסויים לסינתזה של אתנול בגידולי C. glutamicum מפסולת קנה סוכר. מטרת הניסויים הללו היא להשיג את הייצור התעשייתי של דלקים ביולוגיים.
קסיליטול, פוליול או אלכוהול סוכר, משמש כממתיק לסוכרתיים מכיוון שהוא אינו מעלה את רמות הסוכר בדם.
Bioremediation
C. glutamicum מכיל שני אופרונים בגנום שלו, הנקראים ars1 ו- ars2, העמידים בפני ארסן. ישנם מחקרים המתקדמים במטרה בסופו של דבר להשתמש בחיידק זה לספיגת ארסן מהסביבה.
פלסטיק מתכלה
בנוסף לסוקינאט, חומצה אורגנית המיוצרת באופן טבעי על ידי חיידקים, מועילה לייצור פלסטיק מתכלה, יש תרכובת אפשרית נוספת שניתן להשתמש בה למטרות אלה.
תרכובת זו היא פוליאסטר הנקרא פולי (3-הידרוקסי-בוטיראט) (P (3HB)). P (3HB) אינו מיוצר באופן טבעי על ידי C. glutamicum. עם זאת, מהנדסים גנטיים ביצעו מחקרים שיצרו בחיידק באמצעות מניפולציה גנטית מסלול ביו-סינטטי המאפשר לייצר אותו.
הפניות
- ש. אייב, ק .- I. Takayama, S. Kinoshita (1967). מחקרים טקסונומיים על חיידקים המייצרים חומצה גלוטמית. כתב העת למיקרוביולוגיה כללית ומיישמת.
- J.-Y. לי, י .- א. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). האקטינובקטריום Corynebacterium glutamicum, סוס עבודה תעשייתי. כתב העת למיקרוביולוגיה וביוטכנולוגיה.
- J. Lange, E. Münch, J. Müller, T. Busche, J. Kalinowski, R. Takors, B. Blombach (2018). פענוח ההסתגלות של Corynebacterium glutamicum במעבר מאירוביוזה דרך מיקרואירוביוזה לאנאירוביוזה. גנים
- ש. ווישלקה, ב. בלומבך, מ. בוט, בי.ג'יי אייקמן (2012). ייצור ביו-מבוסס של חומצות אורגניות עם Corynebacterium glutamicum. ביוטכנולוגיה.
- מ 'וואצ'י (2013). יצואנים של חומצות אמינו ב- Corynebacterium glutamicum. בתוך: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) ביולוגיה וביוטכנולוגיה Corynebacterium glutamicum.
- Corynebacterium glutamicum. בויקיפדיה. הוחזר ב- 25 בספטמבר 2018 מ- en.wikipedia.org.
- Corynebacterium glutamicum. ב- Microbe Wiki. הוחזר ב- 25 בספטמבר 2018 מ- microbewiki.kenyon.edu.