Monometyloamina (MMA) jest związkiem wszechobecnym w środowisku, uwalnianym podczas rozkładu wielu azotowych związków organicznych (1, 2, 6). Bakterie mogą wykorzystywać MMA jako jedyne źródło węgla (C) i/lub azotu (N) (1). W przypadku bakterii metylotroficznych, które wykorzystują MMA jako źródło zarówno C, jak i N, poznano różne szlaki metaboliczne, takie jak szlak dehydrogenazy MMA i szlak oksydazy MMA, a także dodatkowe szlaki obejmujące metylowany glutaminian, takie jak γ-glutamylometyloamid (GMA) i N-metyloglutaminian (NMG) (1).
Badania przeprowadzone na Methyloversatilis universalis wykazały identyfikację genów kodujących kluczowe enzymy szlaku GMA/NMG, które są zaangażowane w wykorzystanie Monometyloaminy jako źródła azotu przez niemetylotrofy (11). Jednak mechanizmy związane z wykorzystaniem MMA jako źródła azotu przez niemetylotrofy są wciąż niejasne (3, 5).
W celu rozwiązania tej zagadki, przeprowadzono badania mające na celu identyfikację klastra genów zaangażowanych w metabolizm Monometyloaminy przez niemetylotrofy. Zidentyfikowano klaster ośmiu genów kodujących trzy kluczowe enzymy zaangażowane w szlak GMA/NMG utleniania MMA u metylotrofów. Ogólna reakcja utleniania MMA u metylotrofów polega na przekształceniu MMA w formaldehyd i amoniak, które są wykorzystywane odpowiednio jako źródło C i energii oraz źródło N (7).
Zidentyfikowane klastry genów kodujących szlak GMA/NMG występują nie tylko u metylotrofów, ale również u niemetylotrofów, takich jak Agrobacterium tumefaciens C58, Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841, Mesorhizobium loti MAFF303099 i Ruegeria pomeroyi DSS-3. W związku z tym, enzymy kodowane przez ten klaster genów mogą być wykorzystywane przez niemetylotrofy do metabolizowania Monometyloaminy jako źródła azotu (11).
Badania przeprowadzone na A. tumefaciens wykazały, że Monoetyloamina może być stosowana jako jedyne źródło azotu dla tej bakterii. Dodanie Monoetyloaminy do pożywki hodowlanej, jako jedyne źródło azotu, pozwoliło na wzrost A. tumefaciens (10). Wyniki tych badań wskazują, że Monoetyloamina może być wykorzystywana przez A. tumefaciens jako źródło azotu (10).
Aby zbadać, czy szlak GMA/NMG jest niezbędny dla metabolizmu Monometyloaminy przez A. tumefaciens, przeprowadzono eksperymenty z mutacją genów zaangażowanych w ten szlak. Wyniki tych eksperymentów wykazały, że mutacje genów mgdC i mgsC całkowicie znosiły zdolność A. tumefaciens do wykorzystywania Monometyloaminy jako źródła azotu (10). Natomiast mutacja gmas spowodowała znaczne spowolnienie wzrostu A. tumefaciens na Monometyloaminie jako źródle azotu (10).
Wnioski z przeprowadzonych badań wskazują, że szlak GMA/NMG jest zaangażowany w metabolizm Monometyloaminy jako źródła azotu przez niemetylotrofy, takie jak A. tumefaciens. Geny mgdABCD i mgsABC wydają się być niezbędne dla metabolizmu Monometyloaminy przez A. tumefaciens, a mutacje tych genów całkowicie znosiły zdolność tej bakterii do wykorzystywania Monometyloaminy jako źródła azotu (10).
Przeprowadzone badania wskazują, że szlak GMA/NMG jest powszechny w przyrodzie, co sugeruje, że Monometyloamina może być ważnym źródłem azotu w naturalnych siedliskach (3, 5). Jednak wciąż wiele pozostaje do odkrycia, ponieważ genetyka metabolizmu Monometyloaminy przez niemetylotrofy nie została w pełni zrozumiana. Dalsze badania są niezbędne, aby lepiej zrozumieć ten proces metaboliczny.
Podsumowanie
Monometyloamina (MMA) jest związkiem wszechobecnym w środowisku, a bakterie mogą wykorzystywać ją jako jedyne źródło węgla i/lub azotu. W przypadku bakterii metylotroficznych, poznano różne szlaki metaboliczne związane z wykorzystaniem MMA, takie jak szlak dehydrogenazy MMA i szlak oksydazy MMA, oraz dodatkowe szlaki obejmujące metylowany glutaminian, takie jak GMA i NMG.
Badania na Methyloversatilis universalis wykazały identyfikację genów zaangażowanych w szlak GMA/NMG utleniania MMA u metylotrofów. Zidentyfikowano klaster genów kodujących trzy kluczowe enzymy tego szlaku. Podobne klastry genów zostały również zidentyfikowane u niemetylotrofów, takich jak Agrobacterium tumefaciens, co sugeruje, że niemetylotrofy mogą wykorzystywać MMA jako źródło azotu przez szlak GMA/NMG.
Badania na A. tumefaciens wykazały, że Monoetyloamina może być stosowana jako jedyne źródło azotu dla tej bakterii. Mutacje genów zaangażowanych w szlak GMA/NMG całkowicie zniosły zdolność A. tumefaciens do wykorzystywania Monometyloaminy jako źródła azotu, co sugeruje, że ten szlak jest niezbędny dla metabolizmu Monometyloaminy przez tę bakterię.
Wnioski z przeprowadzonych badań wskazują, że szlak GMA/NMG jest powszechny w przyrodzie i odgrywa ważną rolę w metabolizmie Monometyloaminy jako źródła azotu przez niemetylotrofy. Genetyka metabolizmu Monometyloaminy przez niemetylotrofy jest jednak nadal słabo zrozumiana, a dalsze badania są konieczne, aby lepiej poznać ten proces metaboliczny.
Bibliografia
- Monometyloamina jako źródło azotu dla bakterii – vichemic.pl
- Identyfikacja klaster genów zaangażowanych w metabolizm Monometyloaminy przez niemetylotrofy – vichemic.pl
- Monoetyloamina jako jedyne źródło azotu dla Agrobacterium tumefaciens – vichemic.pl
- Mutacja mgdC i mgsC, ale nie mutacja gmas, znosi metabolizm Monometyloaminy przez Agrobacterium tumefaciens – vichemic.pl