Corynebacterium glutamicum

Corynebacterium glutamicum. Fonte: Anthony D'Onofrio, CC por 2.0, via Wikimedia Commons

O que é Corynebacterium glutamicum?

Corynebacterium glutamicum É um bacillium na forma de um bacilus, positivo, anaeróbico opcional e presente no solo. Não forma esporos nem é patogênico. Juntamente com o resto da Corynebacteriaceae e as bactérias das famílias Mycobacteriacea e Nocardiaceae, faz parte do grupo conhecido como Grupo CMN.

Este grupo inclui muitas bactérias de importância médica e veterinária. As bactérias C. Glutamicum É amplamente utilizado na indústria para produção de aminoácidos. O uso desta bactéria para produção industrial remonta a mais de 40 anos. 

A quantidade de aminoácidos produzidos por essas bactérias, incluindo glutamato de monossódio e lisina, atualmente excede 100 toneladas por ano.

Características gerais de Corynebacterium glutamicum

- É uma bactéria Gram não patogênica.

- Não produz esporos.

- Contém catalase.

- Decompõe carboidratos por seu metabolismo fermentativo.

- É capaz de sintetizar aminoácidos como serina, glutamato e lisina.

Taxonomia

As espécies C. Glutamicum Foi descoberto pela primeira vez no Japão e descrito por Kinoshita e colaboradores em 1958, sob o nome de Micrococcus glutamicus. Posteriormente, em 1967, Abe e colaboradores a mudaram no gênero Corynebacterium.

As bactérias do gênero Corynebacterium Eles estão localizados taxonomicamente no subordinado corynebacterineae. Esta submarca, por sua vez.

O subordinado Corynebacterineae inclui as famílias Corynebacteriaceae, Mycobacteriacea e Nocardiaceae chamadas de CMN Group. Corynebacterium Pertence à primeira dessas famílias.

Morfologia

A bactéria tem a forma de extremidades inchadas ou em forma de clube. Apresenta um cromossomo e um plasmídeo circular. Seu genoma consiste em 3.314.179 nucleotídeos.

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A parede celular é composta, entre outras substâncias, uma camada de peptidoglucan.

Cortar

Corynebacterium glutamicum Ele usa uma grande diversidade de substratos, incluindo açúcares, ácidos orgânicos e álcoois, para seu crescimento e produção de aminoácidos.

Esta bactéria quebra carboidratos no processo de fermentação. A produção de aminoácidos é influenciada pela fonte de carbono dada e por certos suplementos, como a limitação de biotina.

Para obter inóculos, meios de cultivo do complexo Triptona (YT).

Para cultivo, temperaturas de 30 ° C e pH de 7,4-7,5 são recomendados. Fontes de carbono, bem como as substâncias que serão usadas para enriquecer a colheita, dependerão dos resultados a serem obtidos.

Por exemplo, verificou -se que glicose, sulfato de amônio, sulfato de magnésio e fosfato de dipotássio têm uma influência significativa na produção de succinato.

To obtain a high concentration of L-Lisine, the culture medium must have glucose, ammonium sulfate, calcium carbonate, bacocasamine acid, thiamine hydrochloride, D-Biotin, dihydrogenophosphate potassium, magnesium sulfate hepthydrate, ferrous sulfate sulfate hepthydrate and manganese chloride tetrahydrate.

Patogenia

Mesmo quando a maioria das bactérias pertencentes à família Corynebacteriacea é patogênica, algumas delas, incluindo C. Glutamicum, Eles são inofensivos. Este último, conhecido como Corinebactérias não -htheréricas (CND), são clientes ou saprófitos que podem estar presentes em humanos, animais e solo.

Algum CND, como C. Glutamicum e C. Feeiciens, Eles são usados ​​na produção de aminoácidos e vitaminas essenciais.

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Usos em biotecnologia

O genoma de C. Glutamicum É relativamente estável, cresce rapidamente e não protease extracelular secreta. Além disso, não é patogênico, não forma esporos e tem relativamente poucos requisitos de crescimento.

Essas características e o fato de produzir enzimas e outros compostos úteis permitiram que essa bactéria fosse chamada de "cavalo de batalha" em biotecnologia.

Produção de aminoácidos

O primeiro produto descobriu que foi aprendido que poderia ser biossintetizado por C. Glutamicum Foi glutamato. O glutamato é um aminoácido não essencial presente em cerca de 90% das sinapses cerebrais.

Intervém na transmissão de informações entre os neurônios do sistema nervoso central e na formação e recuperação da memória.

A lisina, um aminoácido essencial para o ser humano e que faz parte das proteínas sintetizadas por seres vivos, também é produzido por C. Glutamicum.

Outros aminoácidos obtidos desta bactéria incluem treonina, isoleucina e serina. Treonina é usada principalmente para impedir a aparência do herpes.

Serina ajuda na produção de anticorpos e imunoglobulina. Enquanto isso, a isoleucina intervém na síntese de proteínas e produção de energia durante exercícios físicos.

Outros produtos e aplicações

Pantotenato

É a forma mais ativa de vitamina B5 (ácido pantotênico), como pantototenato de cálcio que o usa como um suplemento em dietas. A vitamina B5 é indispensável na síntese de carboidratos, lipídios e proteínas.

Ácidos orgânicos

Entre outros, C. Glutamicum Produz lactato e succinato. O lactato possui várias aplicações, como amaciante, regulador de acidez alimentar, bronzeamento de pele, purgativo, entre outros.  

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Enquanto isso, o succinato serve para a produção de lacas, corantes, perfumes, aditivos alimentares, medicamentos e para a fabricação de plásticos biodegradáveis.

Álcoons

Porque os açúcares fermentados, é capaz de produzir álcoois, como etanol e isobutanol. Por esse motivo, existem testes para a síntese de etanol em culturas de C. Glutamicum De desperdício de cana -de -açúcar.

O objetivo desses ensaios é alcançar a produção industrial de biocombustíveis.

Xilitol, um polyalcohol, ou açúcar de álcool, é usado como edulcorante para diabéticos, pois não aumenta os níveis de açúcar no sangue.

Biorreremediação

C. Glutamicum Ele contém dois operons em seu genoma, chamado ARS1 e ARS2, que são resistentes ao arsênico. Existem estudos de desenvolvimento para eventualmente usar esta bactéria para absorver o arsênico do meio ambiente.

Plásticos biodegradáveis

Além do succinato, o ácido orgânico produzido naturalmente por bactérias e útil para a produção de plásticos biodegradáveis, há outro composto possível que pode ser usado para esses fins.

Este composto é um poliéster chamado poli (3-hidroxibutirato) (P (3HB)). P (3HB) não é produzido naturalmente por C. Glutamicum. No entanto, os engenheiros genéticos têm estudos avançados para criar nas bactérias, por manipulação genética, uma rota biossintética que permite produzi -la.

Referências

1. S. Abe, k.-Yo. Takayama, s. Kinoshita (1967). Estudos taxonômicos sobre bactérias de produção de ácido gutâmico. O Journal of General and Applied Microbiology.
2. S. Wieschalka, b. Blombach, m. Bott, b.J. Eikmanns (2012). Produção biológica de ácidos orgânicos com Corynebacterium glutamicum. Biotecnologia.
3. Corynebacterium glutamicum. Na Wikipedia. Recuperado em 25 de setembro de 2018 de.Wikipedia.org.
4. Corynebacterium glutamicum. No wiki de micróbios. Recuperado em 25 de setembro de 2018 da Microbewiki.Kenyon.Edu.