乳酸球菌においてペントースから高収率でL-乳酸を生成する新規代謝機構の解明

我々が分離した乳酸球菌Lactococcus lactis IO-1は,キシロースの資化能にたいへん優れており,その乳酸収率は従来知られたキシロース代謝経路すなわちphosphoketolase経路(PPK経路)では説明不可能な高い値を示す.そこで、このような高乳酸収率を可能とする新しい代謝経路の解明を試みみた.L.lactis IO-1の連続および回分培養試験を種々の条件下で実施し,キシロース濃度,希釈率,窒素源濃度,菌体の増殖時期などの環境要因の変化が物質収支に及ぼす影響について検討した.その結果、本菌では、高いキシロース濃度ではその乳酸収率がPPK経路によって得られる理論収率(1.0mol-lactate/mol-xylose)を大幅に越え、逆に低いキシロース濃度では乳酸収率が激減し、酢酸やエタノール、蟻酸の生成が増加することが明らかになった。このことは、本菌ではC_5化合物であるキシロースをC_3とC_2化合物へ分解することなく完全にC_3にのみ変換する代謝経路が存在し、高キシロース濃度ではこれ優先的に働いていることを示唆している。そこで、乳酸菌の糖代謝に関与する諸酵素の活性が培養環境によってどのように変化するかを調べたところ、やはり高いキシロース濃度ではphosphoketolase経路の活性が弱くなり、トランスアルドラーゼやトランスケートラーゼの活性が強くなることがわかった。これら2つの酵素はペントース燐酸経路のキー酵素であり、本菌では3モルのペントース(C_5)から5モルのピルビン酸(C_3)が合成されていることがほぼ立証された

我々が分離した乳酸球菌Lactococcus lactis IO-1は,キシロースの資化能にたいへん優れており,その乳酸収率は従来知られたキシロース代謝経路すなわちphosphoketolase経路(PPK経路)では説明不可能な高い値を示す.そこで、このような高乳酸収率を可能とする新しい代謝経路の解明を試みみた.L.lactis IO-1の連続および回分培養試験を種々の条件下で実施し,キシロース濃度,希釈率,窒素源濃度,菌体の増殖時期などの環境要因の変化が物質収支に及ぼす影響について検討した.その結果、本菌では、高いキシロース濃度ではその乳酸収率がPPK経路によって得られる理論収率(1.0mol-lactate/mol-xylose)を大幅に越え、逆に低いキシロース濃度では乳酸収率が激減し、酢酸やエタノール、蟻酸の生成が増加することが明らかになった。このことは、本菌ではC_5化合物であるキシロースをC_3とC_2化合物へ分解することなく完全にC_3にのみ変換する代謝経路が存在し、高キシロース濃度ではこれ優先的に働いていることを示唆している。そこで、乳酸菌の糖代謝に関与する諸酵素の活性が培養環境によってどのように変化するかを調べたところ、やはり高いキシロース濃度ではphosphoketolase経路の活性が弱くなり、トランスアルドラーゼやトランスケートラーゼの活性が強くなることがわかった。これら2つの酵素はペントース燐酸経路のキー酵素であり、本菌では3モルのペントース(C_5)から5モルのピルビン酸(C_3)が合成されていることがほぼ立証された