ОСОБЛИВОСТІ КУЛЬТИВУВАННЯ БАКТЕРІЙ ESCHERICHIA COLI ПРИ БІОСИНТЕЗІ ЛЕВОКАРНІТИНУ
DOI:
https://doi.org/10.31073/foodresources2023-21-15Ключові слова:
культивування, Escherichia coli, левокарнітин, поживне середовище, азот, глюкоза, промоторна активністьАнотація
Предмет. Левокарнітин – це замінна амінокислота, яка виконує важливу функцію в організмі людини. Збільшення комерційного попиту на L-карнітин призвело до сплеску досліджень стосовно його біосинтезу за допомогою різних штамів мікроорганізмів. Через швидкоплинність умов культивування досить важко дослідити закони росту в середовищах, що динамічно змінюються. Мета. Дослідження основних властивостей бактерій Escherichia coli при культивуванні на різних поживних середовищах. Методи. Швидкість росту бактерій, активність промотора та рівень субстрату вимірювали за допомогою роботизованого аналізу з високою тимчасовою роздільною здатністю по всій кривій росту в пакетній культурі. Результати. Культивування штаму бактерії Escherichia coli для біосинтезу левокарнітину проводили на різних середовищах. Активний приріст біомаси на Агарі Мак-Конкі спостерігали через 72 години культивування, в той час як на агарі з жовчі приріст біомаси був меншим на 50%. Культивування бактерій Escherichia Coli досліджували за різними концентраціями азоту у вигляді NH4Cl та глюкози в поживних середовищах. Було виявлено, що за низьких концентрацій азоту (0,24 мМ) клітини раптово припиняють ріст, переходячи від максимального до нульового зростання протягом 27 хвилин. За найвищою концентрацією азоту 18,7 мМ, коли кількість азоту не обмежується, клітини поступово сповільнюють ріст і переходять у стаціонарну фазу приблизно протягом 4 годин. На проміжних концентраціях азоту клітини спочатку поступово сповільнюють ріст, а потім його раптово припиняють, що відповідає закону Моно. Подібні результати було одержано при використанні глюкози як лімітуючого фактору. Дослідження промоторної активності різних генів виявило, що різка зупинка росту супроводжується пульсовою регуляцією експресії генів у відповідних шляхах асиміляції поживних речовин. Промоторна активність генів асиміляції азоту та вуглецю різко зростає в останньому поколінні перед припиненням росту. Сфера застосування результатів. Результати досліджень будуть використані для встановлення умов культивування мікроорганізмів за обмеженою концентрацією поживних речовин в субстраті.
Завантаження
Посилання
Alhasaniah A. H. (2023). l-carnitine: Nutrition, pathology, and health benefits. Saudi J Biol Sci. 2023 Feb;30(2):103555. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2022.103555. Epub 2022 Dec 30. PMID: 36632072; PMCID: PMC9827390.
Fielding, R., Riede, L., Lugo, J. P., Bellamine, A. (2018). l-Carnitine Supplementation in Recovery after Exercise. Nutrients. Mar, 13;10(3):349. https://doi.org/10.3390/nu10030349. Erratum in: Nutrients. 2018 Apr 26;10(5): PMID: 29534031; PMCID: PMC5872767.
Jen-Hong, Chu. (2023). Effects of Various Lipid Sources and L-Carnitine Supplementation on the Growth Performance, Body Composition, and Antioxidants Enzyme Ability of Dog Conch Larvae, Laevistrombus canarium. Aquaculture Research. Vol. 2023, Article ID 5336474, 12 p. https://doi.org/10.1155/2023/5336474.
Britannica, The Editors of Encyclopaedia. (2020). "pure culture". Encyclopedia Britannica, 11 Feb. 2020, https://www.britannica.com/science/pure-culture. Accessed 21 September 2023.
Wanner U, Egli T: Dynamics of microbial growth and cell composition in batch culture. FEMS Microbiol Rev. 1990. № 6. P. 19–43.
Zaslaver, A., Bren, A., Ronen, M., Itzkovitz, S., Kikoin, I., Shavit, S., Liebermeister, W., Surette, M.G., Alon, U. (2006). A comprehensive library of fluorescent transcriptional reporters for Escherichia coli. Nat Methods. № 3. С. 623–628. https://doi.org/10.1038/nmeth895.
Bren, A., Hart, Y., Dekel, E. et al. (2013). The last generation of bacterial growth in limiting nutrient. BMC Syst Biol 7, 27 (2013). https://doi.org/10.1186/1752-0509-7-27.
Fink, J.W., Held, N.A., Manhart, M. (2023). Microbial population dynamics decouple growth response from environmental nutrient concentration. Proc Natl Acad Sci USA. 2023 Jan 10;120(2):e2207295120. https://doi.org/10.1073/pnas.2207295120. Epub 2023 Jan 4. PMID: 36598949; PMCID: PMC9926246.
Kim, M., Zhang, Z., Okano, H., Yan, D., Groisman, A., Hwa, T. (2012). Need-based activation of ammonium uptake in Escherichia coli. Mol Syst Biol. 2012;8:616. https://doi.org/10.1038/msb.2012.46. PMID: 23010999; PMCID: PMC3472687.
Jahn, S., Haverkorn van Rijsewijk, B .R., Sauer, U., Bettenbrock, K. (2013). A role for EIIA(Ntr) in controlling fluxes in the central metabolism of E. coli K12. Biochim Biophys Acta. 2013 Dec;1833(12):2879-2889. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2013.07.011. Epub 2013 Jul 23. PMID: 23886628.
Ninfa, A. J., Magasanik, B. (1986). Covalent modification of the glnG product, NRI, by the glnL product, NRII, regulates the transcription of the glnALG operon in Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences. 83. P. 5909–5913. https://doi.org/10.1073/pnas.83.16.5909.
Serra, D. O., Hengge R. (2014). Stress responses go three dimensional – the spatial order of physiological differentiation in bacterial macrocolony biofilms. Environ Microbiol. 2014 Jun;16(6):1455-71. https://doi.org/10.1111/1462-2920.12483. Epub 2014 May 5. PMID: 24725389; PMCID: PMC4238805.
Hart Y, Madar D, Yuan J, Bren A, Mayo AE, Rabinowitz JD, Alon U. Robust control of nitrogen assimilation by a bifunctional enzyme in E. coli. Mol Cell. 2011.№ 41. Р. 117–127. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2010.12.023.
Mo, R., Liu, Y., Chen, Y., Mao, Y., Gao, B. (2022). Evolutionary Principles of Bacterial Signaling Capacity and Complexity. mBio. 2022 Jun 28;13(3):e0076422. https://doi.org/10.1128/mbio.00764-22. Epub 2022 May 10. PMID: 35536007; PMCID: PMC9239204.
Serra, D. O., Hengge, R. (2019). A c-di-GMP-Based Switch Controls Local Heterogeneity of Extracellular Matrix Synthesis which Is Crucial for Integrity and Morphogenesis of Escherichia coli Macrocolony Biofilms. J Mol Biol. 2019 Nov 22;431(23):4775-4793. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2019.04.001. Epub 2019 Apr 4. PMID: 30954572.
Iyer, M. S, Pal, A., Venkatesh, K. V. (2023). A Systems Biology Approach To Disentangle the Direct and Indirect Effects of Global Transcription Factors on Gene Expression in Escherichia coli. Microbiol Spectr. 2023 Feb 7;11(2):e0210122. https://doi.org/10.1128/spectrum.02101-22. Epub ahead of print. PMID: 36749045; PMCID: PMC10100776.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори залишаються повноправними власниками своїх робіт без будь-яких обмежень. Редакція отримує лише невиключне право на оприлюднення, розповсюдження та індексацію матеріалів.
Журнал суворо дотримується етичних норм і запобігає плагіату для захисту інтелектуальної власності.
Публікації у збірнику здійснюються на умовах міжнародної ліцензії Creative Commons CC BY-NC-ND 4.0.
Згідно з цією ліцензією, користувачі мають право вільно копіювати та розповсюджувати матеріали (у будь-якому форматі чи на будь-яких носіях) для навчання та наукових досліджень. При цьому обов’язковим є дотримання таких вимог:
- Атрибуція: належне посилання на авторів, першоджерело та саму ліцензію.
- Некомерційність: заборона використання матеріалів з метою отримання прибутку.
- Без похідних творів: забороняється поширення змінених або перероблених версій оригінального тексту.
Збірник підтримує право авторів на самоархівування всіх версій статей (препринтів, постпринтів або опублікованих версій) в інституційних чи персональних репозитаріях. Доступ до таких матеріалів може бути відкритий негайно, за умови належної атрибуції статті у збірнику «Продовольчі ресурси» та дотримання умов ліцензії CC BY-NC-ND 4.0.
ISSN 
ISSN 
