Beziehungen zwischen Carnitinstoffwechsel und Fettsäureassimilation bei Pseudomonas putida

Abstract

The carnitine metabolism and some relations to the fatty acid metabolism were studied in Pseudomonas putida by means of control of growth, analysis of metabolites, and determination of enzyme activities. The strain grew on γ-butyrobetaine, D,L-and L-carnitine, glycinebetaine, choline, D,L-norcarnitine, D,L-γ-amino-β-hydroxybutyrate, and D,L-β-hydroxybutyrate. Although the strain used straight-chain fatty acids of 2–16 C-atoms, it was only able to grow on O-acyl-L-carnitines of 10 or more C-atoms in the acylgroup. Addition of carnitine stimulated the growth on long-chain fatty acids.

The formation of trimethylamine increased, if L-carnitine or γ-butyrobetaine were the only carbon sources, and decreased, if these trimethylammonium compounds were carbon as well as nitrogen sources. L-Carnitine induced the carnitine dehydrogenase as well as the β-hydroxybutyrate dehydrogenase. γ-Butyrobetaine as carbon and nitrogen source induced the carnitine dehydrogenase, too. In the crude extract the specific activities of β-hydroxybutyrate dehydrogenase were 0.7 or 1.6 μmoles·min^-1·mg^-1 after growth on L-carnitine and D,L-β-hydroxybutyrate, respectively. The synthesis of both enzymes was repressed by glycinebetaine, glucose and long-chain fatty acids. Dependent on the nitrogen source L-carnitine was catabolized via two different pathways.

Zusammenfassung

Der Carnitinstoffwechsel und einige Beziehungen zum Fettsäurestoffwechsel wurden mittels der Wachstumskontrolle, der Bestimmung von Metaboliten und des Nachweises von Enzymaktivitäten in Pseudomonas putida untersucht. Der Stamm wuchs auf γ-Butyrobetain, D,L-und L-Carnitin, Glycinbetain, Cholin, D,L-Norcarnitin, D,L-γ-Amino-β-hydroxybutyrat und D,L-β-Hydroxybutyrat. Obwohl der Stamm unverzweigte Fettsäuren von 2–16 C-Atomen zu untzen vermag, konnte er nur auf O-Acyl-L-carnitinen von 10 oder mehr C-Atomen in der Acylgruppe wachsen. Zugabe von Carnitin stimulierte das Wachstum auf langkettigen Fettsäuren.

Die Bildung von Trimethylamin stieg, wenn Carnitin oder λ-Butyrobetain nur C-Quellen waren, und sank, wenn diese Trimethylammoniumverbindungen sowohl C-als auch N-Quellen waren. L-Carnitin induzierte sowohl die Carnitindehydrogenase als auch die β-Hydroxybutyratdehydrogenase. λ-Butyrobetain als C-und N-Quelle induzierte ebenfalls die Carnitindehydrogenase. Im Rohextrakt betrug die spezifische Aktivität der β-Hydroxybutyratdehydrogenase entsprechend dem Wachstum auf L-Carnitin oder D,L-β-Hydroxybutyrat 0,7 oder 1,6 μMol · min^-1 · mg^-1. Glycinbetain, Glucose und langkettige Fettsäuren reprimierten die Synthese beider Enzyme. Abhängig von der N-Quelle wird L-Carnitin offensichtlich auf zwei unterschiedlichen Stoffwechselwegen abgebaut.