Harnsäureabbau und Biosynthese der Enzyme Uricase,Glyoxylatcarboligase und Urease bei Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Glyoxylatcarboligase und d-Glycerat-3-Dehydrogenase werden in Hydrogenomonas H 16 unter dem induktiven Einfluß von Harnsäure, Allantoin und Glyoxylsäure gebildet.In zellfreien Extrakten wurden spezifische Enzymaktivitäten bis zu 500 E/g bzw. 4000 E/g gemessen. Beide Enzyme erwiesen sich in Extrakten als nicht an subcelluläre Partikeln gebunden.Glyoxylatcarboligase benötgt Thiaminpyrophosphat und MgCl₂; NADH₂ und NADPH₂ sind als Coenzyme der d-Glycerat-3-Dehydrogenase wirksam.Die Bildung der Glyoxylatcarboligase wurde durch Fructose reprimiert, wenn Glyoxylat das induzierende Substrat war. Mit Harnsäure als Induktor unterlag die Enzymbildung jedoch keiner Repression durch Fructose.

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Uric acid degradation and biosynthesis of the enzymes uricase, glyoxylate carboligase and urease in Hydrogenomonas H 16 I. Formation of glyoxylate carboligase and d-glycerate-3-dehydrogenase

Summary Inductive formation of glyoxylate carboligase and d-glycerate-3-dehydrogenase was observed in cells of Hydrogenomonas H 16 in presence of uric acid, allantoin and glyoxylic acid.Specific enzyme activities up to 500 U/g and 4000 U/g respectively were determined in cell-free preparations. Both enzymes are not bound to subcellular particles in ultrasonic preparations. Thiamine pyrophosphate and MgCl₂ are necessary cofactors for glyoxylate carboligase; NADH and NADPH are active coenzymes of d-glycerate-3-dehydrogenase.The formation of glyoxylate carboligase was repressed by fructose, provided glyoxylate was the inducing substrate. Enzyme synthesis induced by uric acid was not subject to fructose repression.

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Auszug aus der gleichlautenden Habilitationsschrift zur Erlangung der venia legendi der Landwirtschaftlichen Fakultät der Georg-August-Universität Göttingen.     

Harnsäureabbau und Biosynthese der Enzyme Uricase,Glyoxylatcarboligase und Urease bei Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Die Veränderungen der Uricase-, Glyoxylatcarboligaseund Ureaseaktivität wurden in Hydrogenomonas H 16 Zellen während der Inkubation mit Harnsäure, Allantoin und in stickstoffreiem Fructosemedium untersucht.Übertragen in ein harnsäurehaltiges Medium stiegen die spezifische Aktivität von Uricase und Glyoxylatcarboligase innerhalb von 2–3 Std auf 35 bzw. 1000 mole Substrat/min/g Protein an und sanken wieder ab, nachdem das Substrat verbraucht worden war. Der Harnsäureabbau wurde durch Fructose schwach gefördert und durch zusätzlich verabreichte Ammoniumionen nicht beeinflußt.In Gegenwart von Allantoin wurde nur Glyoxylatcarboligase mit voller Syntheserate gebildet, während Uricase nur einen vorübergehenden schwachen Anstieg zeigte.Beim Harnsäureabbau wurden Harnstoff und Ammoniak im molaren Verhältnis von etwa 1:2 freigesetzt und im Medium angehäuft. Dabei wurde die Ammoniakbildung offenbar nicht durch Urease katalysiert.Urease wurde während des Wachstums mit Harnsäure und mit Allantoin nicht gebildet, bedingt durch die Anhäufung von Ammoniumionen. Eine ausgeprägte Ureasesynthese erfolgte dagegen unter N-Mangelbedingungen, ohne daß hierbei die Uricase-oder Glyoxylatcarboligaseaktivität anstieg. Diese Beobachtungen lassen erkennen, daß Urease im Gegensatz zu anderen am Harnsäureabbau beteiligten Enzymen nicht durch ihr Substrat induziert wird. Vielmehr unterliegt die Ureasebildung bei Hydrogenomonas H 16 ausschließlich der Kontrolle durch Repression, wobei Ammoniumionen als reprimierendes Substrat wirksam sind.

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Uric acid degradation and biosynthesis of the enzymes uricase, glyoxylate carboligase and urease in Hydrogenomonas H 16 II. Effect of uric acid, fructose and nitrogen deficiency on enzyme formation

Summary Changes in uricase, glyoxylate carboligase and urease activity were determined in fructose grown Hydrogenomonas H 16 cells during subsequent incubation with uric acid, allantoin and in nitrogen-deficient fructose media.The specific activities of uricase and glyoxylate carboligase increased within 2–3 hours up to levels of 35 and 1000 moles of substrate/min/g protein respectively, when the cells were transferred to an uric acid containing medium. These enzyme levels decreased after the substrate was consumed. Uric acid degradation was slightly stimulated by fructose, but was not affected by the addition of ammonia.In the presence of allantoin only glyoxylate carboligase was synthesized at a full rate, while uricase exhibited only a slight, temporary increase.Urea and ammonia were liberated from uric acid and accumulated in the suspension at a molar ratio of approximately 1:2. This ammonia formation was apparently not catalyzed by urease.Urease was not formed during growth with uric acid and allantoin, presumably due to the accumulation of ammonia. A pronounced synthesis of urease was observed under nitrogen deficiency, under which conditions uricase and glyoxylate carboligase were not formed. These data indicate, that urease, unlike other enzymes of the uric acid degrading pathway, is not induced by its substrate. It is considered, that urease formation in Hydrogenomonas H 16 is controlled by repression only, with ammonium ions serving as the repressing substrate.

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Auszug aus der gleichlautenden Habilitationsschrift zur Erlangung der venia legendi der Landwirtschaftlichen Fakultät der Georg-August-Universität Göttingen.     

CO2-Fixierung durch Knallgasbakterien

Zusammenfassung Die Gewinnung, Aufbereitung und papierchromatographische Analyse ¹⁴C-markierter Extrakte aus PHBS-speichernden Zellen von Hydrogenomonas H 16 wird beschrieben und diskutiert. Einige chromatographische Trennsysteme wurden verglichen, insbesondere mit dem von Metzner (1960) vorgeschlagenen System. R_f-Werte wichtiger Intermediärverbindungen und Positionskonstanten von Phosphatestern wurden ermittelt.Für die papierchromatographische Trennung von Zuckern, Aminosäuren und Hydroxamsäuren sowie für organische Säuren und Phosphatester wurden zweckmäßige Systeme angegeben, Sprühmittel verglichen und Farbreaktionen beschrieben.Chromatogramme von Extrakten aus Hydrogenomonas H 16 und Chlorella pyrenoidosa, die ¹⁴CO₂ im Kurzzeitversuch unter vergleichbaren Bedingungen eingebaut hatten, zeigten voneinander verschiedene Markierungsmuster. Unter den Phosphatestern sind bei Hydrogenomonas (nur 63% des fixierten ¹⁴C) vorwiegend Hexosemonophosphate, Sedoheptulose-7-phosphat, Phosphoglycerinsäure und AMP markiert, bei Chlorella (95% des fixierten ¹⁴C) hauptsächlich Phosphoglycerinsäure, Triosephosphat und Phosphoenolbrenztraubensäure. Bei Hydrogenomonas waren einige organische Säuren und Aminosäuren (Äpfelsäure, Citronensäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Glutaminsäure, Alanin u.a.) relativ stark markiert, die bei Chlorella kaum oder nicht radioaktiv waren.

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CO₂-fixation by Knallgas bacteriaII. Chromatographical identification of early labeled fixation products

Summary The production, preparation, and analysis by paperchromatography of ¹⁴C-labeled extracts from cells of Hydrogenomonas H 16 storing poly--hydroxybutyric acid (PHBS) is described and discussed. Some chromatographical solvent systems were compared, especially with one proposed by Metzner (1960). R_f-values of important intermediates and phosphate ester position constants were determined.Separation by paperchromatography of sugars, amino acids, and hydroxamic acids was tested in various systems. Sprays for these compounds, as well as for organic acids and phosphate esters, were compared and their colour reactions described.Chromatograms of extracts from Hydrogenomonas H 16 and Chlorella pyrenoidosa after incorporation of ¹⁴CO₂ in short time experiments under comparable conditions showed labelling patterns different from each other. In the case of Hydrogenomonas, 63% of the activity fixed was found in the phosphate esters, mainly in hexose monophosphates (incl. sedoheptulose-7-phosphate), phosphoglyceric acid, and AMP. The phosphate esters of Chlorella contained 95% of the activity fixed, the bulk of which appeared in phosphoglyceric acid, triose phosphate and phosphoenolpyruvic acid. Much less was found in the hexose monophosphates.Some organic and amino acids such as malic, citric, succinic, fumaric glutamic acid and alanine of the Hydrogenomonas extracts were rather heavily labelled, while this was not the case with Chlorella.

     

Die Biosynthese der Poly-β-hydroxybuttersäure durch Knallgasbakterien

Zysammenfassung Bereits nach 8 sec ¹⁴CO₂-Fixierung ist die aus Hydrogenomonas H 16 isolierte Poly--hydroxybuttersäure (PHBS) gleichmäßig radioaktiv markiert.Es werden Beweise dafür erbracht, daß die PHBS aus Kohlendioxyd über 3-Phosphoglycerinsäure, Brenztraubensäure, Acetyl-CoA und Acetacetyl-CoA synthetisiert wird.Während der PHBS-Synthese geht so eines von drei fixierten CO₂-Molekülen durch oxydative Decarboxylierung der Brenztraubensäure wieder verloren. Damit steht im Einklang, daß die CO₂-Fixierungsleistung wachsender Zellen größer ist als die PHBS-speichernder.Nur ein Zehntel der Ribulose-1,5-diphosphat-Carboxylase, die für die gemessene autotrophe CO₂-Fixierungskapazität erforderlich wäre, konnte im Rohextrakt von Hydrogenomonas H 16 nachgewiesen werden. Das Enzym ließ sich 20 fach anreichern.

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Summary Poly--hydroxybutyric acid (PHBA) isolated from Hydrogenomonas H 16 following an 8 sec ¹⁴CO₂-incorporation is already uniformly labelled.It was shown, that the synthesis of PHBA from carbon dioxide takes place via 3-phosphoglyceric acid, pyruvic acid, acetyl-CoA and acetoacetyl-CoA.During the synthesis of PHBA, one of three CO₂-molecules previously fixed is lost in an oxydative decarboxylation of pyruvic acid. It is therefore evident that the CO₂-fixation of growing cells will be larger than that of cells storing PHBA.Only one tenth of the ribulose-1,5-diphosphate carboxylase, which would be necessary for the measured CO₂-fixation, could be determined in the crude extract of Hydrogenomonas H 16. The carboxylase was purified about 20-fold.

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Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1963.     

Synthese von Phosphoenolpyruvat aus Pyruvat durch Extrakte aus Hydrogenomonas eutropha Stamm H 16

Zusammenfassung Zellfreie Extrakte aus Hydrogenomonas eutropha Stamm H 16 katalysieren die Biosynthese von Phosphoenolpyruvat aus Pyruvat und Adenosintriphosphat. Unter identischen Bedingungen erfolgte diese Synthese auch durch Extrakte aus Escherichia coli.Das Reaktionsprodukt Phosphoenolpyruvat wurde durch Papierchromatographie, durch Anwendung von radioaktivem Pyruvat und durch einen gekoppelten enzymatischen Test unter Einsatz eines gereinigten Präparates von 3-Desoxy-d-arabino-heptulosonsäure-7-phosphat Synthase, AMP wurde als zweites Produkt der PEP-Synthasereaktion nachgewiesen. Die Versuchsergebnisse lassen darauf schließen, daß der Stamm H 16 über ein Enzym verfügt, welches Pyruvat direkt phosphoryliert.

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Biosynthesis of phosphoenolpyruvate from pyruvate by extracts from Hydrogenomonas eutropha strain H 16

Summary Crude extracts from Hydrogenomonas eutropha strain H 16 catalyze the biosynthesis of phosphoenolpyruvate from pyruvate and adenosine triphosphate. Under identical conditions extracts from Escherichia coli synthesized phosphoenol-pyruvate from pyruvate also.The reaction product phosphoenolpyruvate has been identified by paper chromatography, by employing radioactive pyruvate and by a coupled enzyme assay, using a purified preparation of 3-deoxy-d-arabino-heptulonic acid-7-phosphate synthase. AMP has been found as the second product of the PEP-synthase reaction. From these results it is concluded that strain H 16 contains an enzyme phosphorylating pyruvate directly.

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Abkürzungen DAHP 3-Desoxy-d-arabino-heptulosonsäure-7-phosphat - DTT Dithiothreitol - PEP Phosphoenolpyruvat - P ortho-Phosphat - PP Pyrophosphat     

Untersuchungen zum Cytochrom-Oxydase-System aus anaerob im Licht und aerob im Dunkeln gewachsenen Zellen von Rhodopseudomonas capsulata

Zusammenfassung Das aerobe Oxydase-System aus aerob im Dunkeln und anaerob im Licht gewachsenen Zellen von Rps. capsulata wurde untersucht. Die aus Ultraschallextrakten durch 140 000 g-Zentrifugation gewonnen Partikelfraktion katalysiert die Oxydation von NADH, Succinat und reduziertem Cytochrom c (aus Pferdeherz). Die Oxydase-Aktivitäten der Partikel aus aerob im Dunkeln gewachsenen Zellen variieren von 0,10–0,38 mole O₂/min · mg Protein und sind im Durchschnitt 10mal höher als die Oxydase-Aktivitäten der Partikel aus anaerob im Licht gewachsenen Zellen. Die Partikel enthalten Cytochrom vom b-Typ und c-Typ. Cytochrom a konnte weder in den Partikeln aus anaerob im Licht noch in den Partikeln aus aerob im Dunkeln gewachsenen Zellen nachgewiesen werden. In den Partikeln aus aerob gewachsenen Zellen ist das Verhältnis Cytochrom b:Cytochrom c größer als in den Partikeln aus anaerob im Licht gewachsenen Zellen. Die Cytochromoxydase reagiert mit Cytochrom c (aus Pferdeherz), DCPIP und TMPD. Die entsprechenden k _m -Werte betragen 5 · 10^-5 m, 1,5 · 10^-4 m und 2 · 10^-4 m. Die Cytochromoxydase hat ein breites pH-Optimum zwischen pH 8,5 und 9,5. Sättigung der Oxydase mit O₂ tritt erst bei einem Partialdruck von 15 bis 20% O₂ ein. Die Oxydase wird durch KCN und NaN₃ (50% Hemmung bei 10^-5 m), nicht aber durch CO gehemmt. Die Partikel aus aerob im Dunkeln und anaerob im Licht gewachsenen Zellen katalysieren eine mit der Succinat-Oxydation einhergehende Phosphorylierung von ADP mit P/O-Werten von maximal 0,3.

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Studies on the cytochrome oxidase system of ligh-anaerobically and dark-aerobically grown cells of Rhodopseudomonas capsulata

Summary The aerobic oxidase-system from dark-aerobically and light-anaerobically grown Rps. capsulata was investigated. The particulate fraction sedimented from ultrasonic extracts by 140,000 g-centrifugation, catalyzed the oxidation of NADH, succinate and reduced cytochrome c (horse heart). The oxidase activities of the particles from dark-aerobically grown cells were in the range of 0.10–0.38 moles O₂/min x mg protein and were usually ten times as high as the oxidase activities from light-grown cells. The particles contain cytochromes of b-type and c-type. Cytochrome of a-type could be detected neither in the particles from light-grown nor in the particles from dark-grown cells. The highest values of the relation between cytochrome b and cytochrome c were found in the particles from darkaerobically grown cells. The cytochrome oxidase reacts with cytochrome c (horse heart), DCPIP and TMPD. The k _m -values are 5×10^-5 m, 1.5×10^-4 m, or 2×10^-4 m, respectively. The cytochrome oxidase exhibits a broad pH-optimum in the range of pH 8.5–9.5. Saturation of the oxidase with O₂ is observed at a partial pressure of 15–20% O₂. The oxidase is inhibited by KCN and NaN₃ (half inhibition at 10^-5 m), but not by CO. The particles from dark-aerobically and light-anaerobically grown cells catalyze phosphorylation of ADP in the dark coupled to the oxidation of succinate with maximum P/O-values of 0.3.

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Abkürzungen ADP Adenosindiphosphat - ATP Adenosintriphosphat - BChl Bacteriochlorophyll - CCCP Carbonylcyanid-m-chlorphenylhydrazon - DCPIP 2,6-Dichlorphenolindophenol - DNP 2,4-Dinitrophenol - NAD(P) Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid(phosphat) - NAD(P)H reduziertes NAD(P) - R. Rhodospirillum - Rps. Rhodopseudomonas - TMPD N-Tetramethyl-p-phenylendiamin     

Die Biosynthese der Poly-β-hydroxybuttersäure durch Knallgasbakterien

Zusammenfassung Am Ende der exponentiellen Wachstumsphase oder in einem Mineralmedium ohne Stickstoffquelle bildet Hydrogenomonas H 16 aus einer Reihe von organischen Säuren Poly--hydroxybuttersäure.Nach dem Einbau von spezifisch ¹⁴C-markierten organischen Säuren wurde die ¹⁴C-Verteilung in der Poly--hydroxybuttersäure ermittelt.Die Ergebnisse zeigen, daß Essigsäure und Crotonsäure als Ganzes, Milchsäure unter Verlust von C₁ und Bernsteinsäure nach zwei Decarboxylierungsschritten in das Polymere eingebaut werden.Unter Knallgas erfolgt die Assimilation der organischen Substrate mit Hilfe der Energie aus der Knallgasreaktion.

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Summary Hydrogenomonas H 16 accumulates poly--hydroxybutyric acid at the end of the exponential growth phase or in a mineral nutrient solution without a nitrogen source and containing a number of organic acids.Following the incorporation of specific ¹⁴C-labelled organic acids, the ¹⁴C-distribution in poly--hydroxybutyric acid was determined.The results reveal, that acetic acid and crotonic acid are incorporated into the polymer as a whole, lactic acid however, with the loss of C₁ and succinic acid following two decarboxylation steps.In an atmosphere of hydrogen and oxygen the assimilation of organic substrates is carried out by means of the energy from the oxygen-hydrogen reaction.

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Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwissen-schaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1963.     

Verwertung von Cytosin und Uracil durch Hydrogenomonas facilis und Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Hydrogenomonas facilis verwertet Thymin, Cytosin und Uracil als N-Quelle, Hydrogenomonas H 16 dagegen nur Cytosin. Durch Hydrogenomonas facilis wird Cytosin vollständig abgebaut, durch Hydrogenomonas H 16 lediglich desaminiert, wobei das entstehende Uracil in der Nährlösung angehäuft wird.In zellfreien Extrakten aus Hydrogenomonas H 16, die mit Cytosin als einziger N-Quelle gewachsen waren, wurde Cytosindesaminase-Aktivität im gekoppelten enzymatischen Test nachgewiesen, wobei Glutaminsäuredehydrogenase als Hilfsenzym diente. Mit Ammoniumchlorid herangezogene Zellen zeigten während der Indubation in Cytosin-haltigem Medium einen 18fachen Anstieg der spezifischen Cytosindesaminase-Aktivität.

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Utilisation of cytosine and uracil by Hydrogenomonas facilis and Hydrogenomonas H 16

Summary Hydrogenomonas facilis utilizes thymine, cytosine, and uracil as nitrogen sources; Hydrogenomonas H 16, however, only cytosine. Cytosine is completely metabolised by Hydrogenomonas facilis, but is only deaminated by Hydrogenomonas H 16 and the resulting uracil accumulates in the culture medium.Cytosine deaminase activity was demonstrated in cell-free preparations from Hydrogenomonas H 16 which had been grown with cytosine as the sole nitrogen source. Enzyme activity was measured using a coupled enzyme assay in which glutamic acid dehydrogenase served as an accesory enzyme. An 18-fold increase in cytosine deaminase activity was observed in ammonia-grown cells during the incubation in a cytosine containing medium.

     

Über melaninbildende Stämme von Pseudomonas aeruginosa

Zusammenfassung Der Tyrosinstoffwechsel von 12 auf Peptonagar Melanin bildenden und 15 melaninfreien Kontrollstämmen der Species Pseudomonas aeruginosa wird untersucht. Es wird ein tyrosinfreies Ammoniumgluconat-Medium angegeben, auf dem bei gutem Wachstum aller Stämme keine Melaninbildung erfolgt. Ein Zusatz von Tyrosin oder seinen Precursoren gestattet eine deutliche Unterscheidung der Melaninbildner von den melaninfreien Stämmen innerhalb 16 Std. Die Melaninbildung wird durch Tyrosinasehemmer wie KCN, Na₂S, Natriumdiäthyldithiocarbaminat usw. nicht beeinflußt. DOPA und DOPA chrom ließen sich in den Kulturextrakten nicht nachweisen. Es besteht keine Identität zwischen dem braunen Pigment und authentischem DOPA-Melanin. Sämtliche Melaninbildner zeigen eine Akkumulation von Homogentisinsäure mit nachfolgender Entwicklung eines anfangs roten, später braunen Pigmentes, während die melaninfreien Stämme keine Homogentisinsäure in nachweisbaren Mengen anhäufen. Unterbindet man die Melaninproduktion durch Anzüchtung der Keime auf tyrosinfreien Medien, so kommt es namentlich bei Zusatz von l-Tryptophan zu der für Pseudomonas aeruginosa typischen Anreicherung des Geruchsstoffes o-Aminoacetophenon und 4-Methylchinazolin. Die Hemmung des Chinazolinweges bei den Melaninbildnern wird mit der Tryptophanpyrrolase-Hemmung durch Hydrochinon verglichen.Die melaninbildenden Stämme der Species Pseudomonas aeruginosa sind nicht als tyrosinasehaltige Varianten aufzufassen, sondern als Verlustmutanten mit dem genetisch bedingten Defekt der Homogentisicase, ein Analogiefall zur Alkaptonurie.

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Melanin-forming strains of pseudomonas aeruginosa

Summary Studies are performed on tyrosine metabolism of 12 melaninforming and 15 melanin-free strains of Pseudomonas aeruginosa grown on pepton agar. Melanin production does not occur in tyrosineless ammoniumgluconate medium. Addition of tyrosine or its precursors to this basis-medium allowed to distinguish between the melanin-forming and melanin-free strains within 16 hours. Inhibitors of tyrosinase such as KCN, Na₂S, sodium-diethyl-dithiocarbaminate etc. are proved to be without influence on the pigment production. DOPA and DOPA-chrome are not present in the culture extracts. There is no identity between the isolated brown pigment and authentic DOPA-melanin. All melanin-forming strains are found to be remarkable by accumulating homogentisic acid followed by developing a red, later brown pigment, whereas the melanin-free strains do not concentrate homogentisic acid in detectable amounts. Preventing the melanin formation by growth on the tyrosineless basis-medium with addition of l-tryptophan the quinazoline pathway is employed again, which had been found inhibited during simultaneously occuring production of the brown pigment. Probably this effect may be caused by accumulated homogentisic acid similar to the inhibition of tryptophan-pyrrolase by hydroquinone.The melanin-forming strains of the species Pseudomonas aeruginosa are not regarded as variants containing a tyrosinase but as mutants with a genetic defect of homogentisicase in analogy to the alcaptonuria in metabolic diseases of men.

     

Die Hydroxylierung von Phenylalanin durch Hydrogenomonas eutropha H 16

Zusammenfassung Der Tyrosinbedarf von tyrosinbedürftigen Mutanten von Hydrogenomonas eutropha (Alcaligenes eutrophus) Stamm H 16 (ATCC 17699) läßt sich außer durch l-Tyrosin auch durch l-Phenylalanin befriedigen.Suspensionen intakter Wildtypzellen setzen Phenylalanin zu Tyrosin um und scheiden es in die Nährlösung aus. Da Tyrosin mit etwa der gleichen Rate umgesetzt wird, kommt es zu einer nur vorübergehenden Akkumulation.Durch zellfreie Extrakte wird Phenylalanin in Gegenwart von NAD(P)H₂ und Sauerstoff unter Bildung von Tyrosin hydroxyliert. Die Anfangsrate beträgt 20 E/g Protein. Tyrosin wird mit etwa der gleichen Rate abgebaut. Im Rohextrakt kommt es nach einer anfänglichen Akkumulation von Tyrosin (2–3 mM) zur Einstellung einer steady state-Konzentration, die unter 1 mM liegt. Die Phenylalanin-Hydroxylase benötigt außer den genannten Komponenten noch wenigstens einen dialysierbaren, durch Chromatographie an Sephadex-G 25 abtrennbaren Cofaktor.Phenylalanin-Hydroxylase wird in Stamm H 16 durch l-Phenylalanin induziert, nicht durch l-Tyrosin, Phenylpyruvat, Hydroxyphenylpyruvat oder l-Tryptophan. Phenylalanin wirkt nur induzierend, wenn es der Nährlösung in Substratkonzentrationen (0,2%) beigefügt wird, nicht hingegen in Supplinkonzentrationen (20 g/ml).Phenylalanin-Hydroxylase ließ sich nur in den Stämmen nachweisen, die auf Phenylalanin als C- und Energiequelle wachsen (Hydrogenomonas eutropha H 16, Pseudomonas facilis, Stamm 12 X), nicht in einigen anderen geprüften Stämmen.

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Hydroxylation of phenylalanine by Hydrogenomonas eutropha H 16

Summary The tyrosine requirement of tyrosine-dependent mutants of Hydrogenomonas eutropha (Alcaligenes eutrophus) strain H 16 (ATCC 17699) can be satisfied by l-tyrosine as well as by l-phenylalanine.Tyrosine is formed from l-phenylalanine by suspensions of intact wild type cells and is excreted into the medium. It is only transiently accumulated in the medium since it is further metabolized by the cells at a rate comparable to that of phenylalanine.Phenylalanine is converted to tyrosine by cell-free extracts in the presence of NAD(P)H₂ and oxygen; the initial rate of tyrosine formation is 20 units per g protein. Tyrosine is degraded at an approximately equal rate. After the addition of l-phenylalanine to the crude extract tyrosine is formed and accumulated up to a 2–3 mM concentration and reaches a steady state concentration of less than 1 mM tyrosine. In addition to the components mentioned, the phenylalanine hydroxylase reaction requires at least one dialysable cofactor which has been separated by chromatography on sephadex-G 25.In strain H 16 phenylalanine hydroxylase is induced by l-phenylalanine; it is not induced by l-tyrosine, phenylpyruvate, hydroxyphenylpyruvate or l-tryptophan. Induction occurs only when phenylalanine is added to the growth medium in substrate concentrations (e.g. 0.2%); growth factor concentrations (20 g/ml) are not effective.Phenylalanine hydroxylase has been found only in those strains which are able to utilize phenylalanine as a carbon and energy source for growth: H. eutropha H 16, Pseudomonas facilis, strain 12X.

     

Ureide Synthesis in a Cell-Free System from Cowpea (Vigna unguiculata [L.] Walp.) Nodules : STUDIES WITH O(2), pH, AND PURINE METABOLITES

The effect of O₂ and pH on the in vitro synthesis of ¹⁴C-labeled ureides from [8-¹⁴C]hypoxanthine in a cell-free system from cowpea nodules was investigated. Under conditions which suppressed uricase (EC 1.7.3.3) activity, namely low O₂ concentrations and low pH, ureide synthesis was inhibited and the ¹⁴C label incorporated into uric acid was increased. Conversely, conditions which increased uricase activity, namely high O₂ concentrations and high pH, also stimulated ureide synthesis, and the ¹⁴C label was incorporated principally into allantoin. The overall response of the system to O₂ concentration and pH indicated that the per cent distribution of total ¹⁴C label incorporated into uric acid was inversely related to that into allantoin. In the present study there was evidence that uricase (EC 1.7.3.3) controlled the in vitro rate of ureide synthesis in the cell-free system. Adenine and guanine inhibited xanthine dehydrogenase (EC 1.2.1.37) and as a consequence ureide synthesis from [8-¹⁴C]hypoxanthine was also inhibited.     

Der Biosyntheseweg der RNS-Ribose in Hydrogenomonas eutropha Stamm H 16 und Pseudomonas facilis

Zusammenfassung Die am Fructose- und Gluconatabbau über den Entner-Doudoroff-Weg beteiligten Enzyme sowie die Enzyme des oxydativen Pentosephosphat-Weges wurden in Rohextrakten von Hydrogenomonas eutropha Stamm H 16 und Pseudomonas facilis, sowohl nach autotrophem Wachstum als auch nach heterotrophem Wachstum auf Fructose oder Gluconat, bestimmt. Fructose induziert in H. eutropha alle Enzyme des Entner-Doudoroff-Weges, Gluconat nur die Gluconokinase, die 6-Phosphogluconat-Dehydratase und die 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat-Aldolase. Dagegen induzieren in P. facilis beide Substrate den gesamten Enzymsatz. Das Fehlen der 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase in H. eutropha und das Vorhandensein einer NAD-abhängigen 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase in P. facilis wurden bestätigt. Die Enzymaktivitäten in voll induzierten, auf Fructose gewachsenen Zellen beider Arten sind ähnlich.Mit beiden Stämmen wurden Einbauexperimente mit U-¹⁴C-, 1-¹⁴C- und 6-¹⁴C-Fructose sowie 1-¹⁴C- und 6-¹⁴C-Gluconat als Substrate durchgeführt. Die Ribose wurde aus der RNS isoliert und durch Lactobacillus plantarum fermentativ in Essigund Milchsäure gespalten. Die spezifische Radioaktivität der einzelnen C-Atome wurde durch schrittweisen Abbau der Säuren, quantitative Bestimmung des dabei entstehenden ¹⁴CO₂ und Messung der darin enthaltenen absoluten Radioaktivität ermittelt.Die Ergebnisse zeigen, daß die Ribose in Stamm H 16 ausschließlich über die nicht-oxydativen Reaktionen des Pentosephosphat-Weges gebildet wird. Die C-Atome 1,2 und 3 des Gluconats tragen nicht signifikant zur Gluconeogenese bei.Das Markierungsmuster der Ribose aus P. facilis ist mit dem von Stamm H 16 nahezu identisch. Die oxydativen Reaktionen des Pentosephosphat-Weges über die 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase sind von quantitativ geringerer Bedeutung als die Transaldolase-Transketolase-Reaktionen.

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The biosynthetic pathway of RNA ribose in Hydrogenomonas eutropha Strain H 16 and Pseudomonas facilis

Summary The enzymes involved in the degradation of fructose and gluconate via the Entner-Doudoroff-pathway as well as those involved in the oxidative pentose phosphate pathway have been determined in crude extracts of Hydrogenomonas eutropha strain H 16 and of Pseudomonas facilis after either autotrophic growth or heterotrophic growth on fructose or gluconate as substrates. In H. eutropha fructose induces all enzymes of the Entner-Doudoroff-pathway, gluconate induces only glucokinase, 6-phosphogluconate dehydratase and 2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate aldolase. In contrast, in P. facilis both substrates induce the entire set of enzymes. The absence of 6-phosphogluconate dehydrogenase in H. eutropha and the presence of a NAD-linked 6-phosphogluconate dehydrogenase in P. facilis have been confirmed. Otherwise, the enzyme activities in fully induced fructose grown cells of both species are similar.Incorporation experiments were performed using both bacterial species and employing U-¹⁴C-, 1-¹⁴C-, and 6-¹⁴C-fructose as well as 1-¹⁴C- and 6-¹⁴C-gluconate as substrates. Ribose was isolated from RNA and fermented by Lactobacillus plantarum with the production of acetic and lactic acids. By stepwise degradation of the acids and by quantitative measurement and scintillation counting of the carbon dioxide formed the specific radioactivity of each carbon atom has been determined.The results demonstrate that in strain H 16 ribose is formed exclusively via the non-oxidative reactions of the pentose phosphate pathway. Carbon atoms 1 to 3 of gluconate do not significantly contribute to gluconeogenesis.With P. facilis an almost identical labelling pattern was observed, indicating that the oxidative reactions of the pentose phosphate pathway via 6-phosphogluconate dehydrogenase are quantitatively of minor importance for ribose synthesis than the transaldolase-transketolase reactions.

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Abkürzungen ATP Adenosin-5-triphosphat - DAP Dihydroxyacetonphosphat - E-4-P Erythrose-4-phosphat - ED Entner-Doudoroff - EDTA Äthylen-diamin-tetraessigsäure - FDP(ase) Fructose-1,6-diphosphat(ase) - F-6-P Fructose-6-phosphat - G-6-P(-DH) Glucose-6-phosphat(-Dehydrogenase) - GAP Glycerinaldehyd-3-phosphat - GDH Glycerin-1-phosphat-Dehydrogenase - GK Gluconokinase - HK Hexokinase - KDPG 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat - LDH Lactat-Dehydrogenase - NAD(H₂) Nicotin-amid-adenin-dinucleotid (reduziert) - NADP(H₂) Nicotinamid-adenin-dinucleotidphosphat (reduziert) - PGI Phosphoglucose-Isomerase - PP Pentosephosphat - 6-PG(-DH) 6-Phosphogluconat(-Dehydrogenase) - 6-PG-DHT 6-Phosphogluconat-Dehydratase - R-5-P Ribose-5-phosphat - Ru-5-P Ribulose-5-phosphat - Su-7-P Seduheptulose-7-phosphat - TA Transaldolase - TEA Triäthanolaminhydrochlorid - TIM Triosephosphat-Isomerase - TK Transketolase - TPP Thiaminpyrophosphat - Tris Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan - Xu-5-P Xylulose-5-phosphat     

NADP- und NAD-spezifische Isocitrat-Dehydrogenase in Hydrogenomonas eutropha Stamm H 16

Zusammenfassung Aus einem Rohextrakt von Hydrogenomonas eutropha Stamm H16-Fructosezellen wurden eine NADP- und eine NAD-spezifische Isocitrat-Dehydrogenase teilweise gereinigt und getrennt. Beide Enzyme sind in ihrer Affinität zum Isocitrat und zu NADP bzw. NAD sehr ähnlich. Beide Enzyme werden durch ATP gehemmt, das NADP-abhängige Enzym wird außerdem durch AMP und ADP aktiviert. Das NAD-abhängige Enzym wird durch NADH₂ gehemmt. Beide Enzyme werden stark gehemmt, wenn Glyoxylat und Oxalacetat gemeinsam dem Reaktionsgemisch zugesetzt werden.

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NADP- and NAD-specific isocitrate dehydrogenase in Hydrogenomonas eutropha Strain H 16

Summary From crude extracts of fructose-grown cells of Hydrogenomonas eutropha strain H 16 both a NADP- and a NAD-specific isocitrate dehydrogenase have been separated and partially purified. With respect to their affinity for isocitrate and NADP or NAD, respectively, both enzymes are very similar. Both enzymes are inhibited by ATP, the NADP-dependent enzyme is activated by AMP and ADP in addition. The NAD-specific enzyme is inhibited by NADH₂. Both enzymes are highly inhibited if glyoxylate and oxalacetate are concomitantly added to the enzyme reaction mixture.

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Verwendete Abkürzungen CTAB Cetyltrimethylammoniumbromid - DEAE Diäthylaminoäthyl - TCC Tricarbonsäurecyclus - Tris Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan     

Eigenschaften der NAD-spezifischen Hydrogenase aus Hydrogenomonas H 16

Zusammenfassung Aus zellfreiem Extrakt von Hydrogenomonas H 16 wurde die lösliche Hydrogenase 45 fach bis zu einer spezifischen Aktivität von 36500 E/g Protein angereichert. Das Enzym katalysiert die Reduktion von NAD mit molekularem Wasserstoff. Ein Cofaktorbedürfnis konnte nicht festgestellt werden. Der Einfluß von NADH, ATP, Bicarbonat und Magnesium auf die hydrogenasekatalysierte NAD-Reduktion war unerheblich. Das angereicherte Enzym ist flavin- und pyridinnucleotidfrei und reagiert mit NAD, nicht mit O₂, NADP, FMN, FAD oder Methylenblau. Die drei letztgenannten Wasserstoff-Acceptoren werden lediglich in Gegenwart katalytischer Mengen NAD reduziert. Die lag-Phase der Reduktion von NAD läßt sich durch Vorinkubation des Enzyms mit NADH oder Wasserstoff, nicht jedoch mit NAD eliminieren. Die Hemmung der Hydrogenasereaktion durch Sauerstoff ist gering. Reduzierende Agenzien wie Mercaptoäthanol oder Sulfid setzten die Reaktionsrate herab.Die Michaeliskonstante der löslichen Hydrogenase für molekularen Wasserstoff beträgt K _m ^H2 =1,9·10^–4 M. Die NAD-Konzentration, bei der halbmaximale Aktivität erreicht wird, beträgt [NAD]_{0,5 (V)}=1,3·10^–4 M. Das pH-Optimum wird in 0,05 M Kaliumphosphat-Puffer bei pH 8,5 und in 0,05 M Tris-HCl-Puffer bei pH 7,9 erreicht. Unter den angegebenen Bedingungen lag das Temperatur-Optimum bei 36°C. Die Aktivierungsenergie der löslichen Hydrogenase wurde als 10,4 kcal/mol ermittelt.

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Properties of the NAD-Specific Hydrogenase from Hydrogenomonas H 16

Summary A soluble hydrogenase from cell-free extracts of Hydrogenomonas H 16 has been purified 45-fold up to a specific activity of 36,500 units per g protein. The enzyme catalyzes the reduction of NAD with molecular hydrogen. It does not require cofactors. The NAD-reduction catalyzed by this enzyme is influenced to only a small extent by the presence of NADH, ATP, bicarbonate or magnesium ions. The enzyme is free from flavins and pyridine nucleotides, reacts only with NAD and not with oxygen, NADP, FMN, FAD or methylene blue. FMN, FAD and methylene blue are reduced only in the presence of catalytic amounts of NAD. The lag-phase of the reduction of NAD can be eliminated by preincubating the enzyme in the presence of NADH or molecular hydrogen; NAD is ineffective. The inhibition of the hydrogenase reaction by oxygen is negligible. Reducing agents such as mercaptoethanol or sulfide decreased the reaction rate.The Michaelis constant of the soluble hydrogenase for molecular hydrogen is K _m ^H2 =1.9·10^–4 M. Half maximal activity is attained at a NAD-concentration of [NAD]_{0.5 (V)}=1.3·10^–4 M. The pH-optimum is 8.5 in 0.05 M potassium phosphate buffer and 7.9 in 0.05 M Tris-HCl-buffer; reaction rates were maximal at 36°C under the conditions employed. The activation energy was calculated to be 10.4 kcal/mol.

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Abkürzungen E Enzymeinheit (mole Substrat/min) - E _x Extinktionsänderung bei der Wellenlänge x nm - Ext._x Extinktion bei der Wellenlänge x nm - KP Kaliumphosphat (KH₂PO₄-K₂HPO₄-Gemisch) - MB Methylenblau - NAD Nicotinamid-adenin-dinucleotid - NADH reduziertes - NAD; TEAE Triäthylaminoäthyl - Tris Tris(hydroxymethyl)aminomethan     

Studies on lytic activities of Chondrococcus coralloides (Myxobacteriales)

Summary When cells of Chondrococcus coralloides were grown on different bacteria and yeast as the only substrates, a pronounced lysis zone in the agar was observed after 3 days of incubation. Gelatine was liquified by the growing organism after 12 h. Enzyme preparations from the culture medium of Chondrococcus lysed only cells from Micrococcus lysodeikticus, at reasonable rates, and they were very active against casein and N--benzoyl-l-arginine-ethylester · HCl. The lytic activity in the culture medium decreased rapidly after the culture reached the stationary growth phase. A fifty-fold purification of the bacteriolytic activity was achieved by step-wise acetone precipitation. Chromatography of this preparation on Sephadex G-100 revealed the presence of four fractions, one proteolytic, two bacteriolytic and one fraction with both bacteriolytic and proteolytic activity. The bacteriolytic activity had a pH-optimum of pH 8, a stability optimum at pH 8 and was more stable in the alkaline region than in the acid. EDTA and Mg⁺⁺ inhibited the lysis. The proteolytic activity against N--benzoyl-l-arginine-ethylester · HCL had a pH-optimum of pH 7. The K _mof this reaction was 6.5×10^-4.

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Zusammenfassung Bei der Anzucht von Chondrococcus coralloides auf Agar, der diverse Bakterien und Hefen als das einzige Nährsubstrat enthielt, wurde nach 3 Tagen Kulturdauer ein deutlicher Lysishof sichtbar; Gelatine wurde nach 12 Std verflüssigt. Enzympräparationen aus dem Kulturmedium von Chondrococcus lysierten nur Micrococcus lysodeikticus-Zellen mit gut meßbarer Geschwindigkeit, sie waren sehr aktiv gegenüber Casein und N--Benzoyl-l-argininäthylester · HCL. Die lytische Aktivität im Kulturmedium sank sehr stark nach dem Erreichen der stationären Wachstumsphase ab. Eine 50fache Reinigung der bakteriologischen Aktivität konnte durch stufenweise erfolgende Acetonfällung erreicht werden. Eine Chromatographie dieser Präparation an Sephadex G-100 zeigte das Vorliegen von vier Fraktionen, einer proteolytischen, zweier bakteriolytischer und einer Fraktion mit bakteriolytischer und proteolytischer Aktivität. Die bakteriolytische Aktivität hatte ein pH-Optimum von pH 8, ein Stabilitätsoptimum von pH 8 und war im alkalischen Bereich stabiler als im sauren. EDTA und Mg⁺⁺ inhibierten die Lysis. Die proteolytische Aktivität gegenüber N--Benzoyl-l-argininäthylester · HCL wies ein pH-Optimum von pH 7 auf. Für diese Reaktion wurde eine K _mvon 6,5 · 10^-4 gefunden.

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Part of a Doctoral Thesis at the Fakultät für Bio- und Geowissenschaften der Universität Karlsruhe.     

Über das Wasserstoff aktivierende System von Hydrogenomonas H16

Zusammenfassung In zellfreien Extrakten aus Hydrogenomonas H 16 ist die Hydrogenase-Aktivität auf zwei Fraktionen verteilt, die durch einstündiges Zentrifugieren bei 100 000 g voneinander getrennt werden können. Die überstehende Fraktion reduziert Methylenblau, NAD, FMN, FAD und Sauerstoff, aber nicht NADP. Die Partikelfraktion reduziert Methylenblau und, anscheinend als einzigen physiologischen H-Acceptor, Sauerstoff. Cyanid und Kohlenmonoxyd hemmen nur die Sauerstoff-Reduktion durch die Partikelfraktion, aber nicht die der überstehenden Fraktion. Die Funktionen der beiden Hydrogenasen werden diskutiert.

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Summary In cell-free extracts of Hydrogenomonas H 16, the hydrogenase activity is found in two fractions which can be separated by centrifugation at 100000 g for one hour. The supernatant reduces methylene blue, NAD, FMN, FAD and oxygen, but not NADP. The particle fraction reduces methylene blue and apparently, only oxygen as a physiological H-acceptor. Cyanide and carbon monoxide inhibit oxygen reduction by the particle fraction, but not that of the supernatant. The functions of both hydrogenases are discussed.

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Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der mathematisch-naturwissen-schaftlichen Fakultät der Universität Göttingen 1965.     

Untersuchungen zum Glyoxylsäurestoffwechsel vonBacillus fastidiosus Stamm 83

Zusammenfassung BeiBacillus fastidiosus, der Harnsäure und Allantoin über Glyoxylsäure abbaut, wurde der Glyoxylat-Stoffwechsel untersucht. Enzyme des Glycin-Serin-Weges, des Oxalat-Weges und des -Hydroxyaspartat-Weges waren in zellfreien Extrakten nicht nachweisbar. Das Enzym Glyoxylatcaboligase, welches die Synthese von Tartronsäuresemialdehyd (TSA) aus Glyoxylsäure katalysiert, war zwar in den Extrakten vorhanden,abereine nachfolgende Umsetzung von TSA über den Glycerat-Weg schien unwahrscheinlich, da keine Glyceratkinase nachgewiesen werden konnte. Allerdingswurde eine enzymatische Tautomerisierung von Enzymen, welche die Synthese von Pyruvat aus HP über Serin katalysieren,deutet darauf hin, daß die beobachtete enzymatische Umwandlung von TSA zu HP in diesem Organismus an der Synthese von C₃-Verbindungen aus Glyoxylat beteiligt ist.

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Glyoxylate metabolism was studied inBacillus fastidiosus, which is known to degrade uric acid and allantoin via glyoxylic acid. Enzymes of the glycine-serine pathway, of the oxalate pathway and of the -hydroxyaspartate pathway were not detected in cell-free extracts. Glycoxylate carboligase, which catalyzes the formation of tartronic semialdehyde (TSA) from glyoxylate was found to be present. A further utilization of TSA via the glycerate pathway appeared to be unlikely, since no glycerate kinase could be demonstrated. However, an enzymatic tautomerisation of TSA to hydroxypyruvate (HP) was observed in the extracts. Methods for the detection of this enzyme were described. The presence of enzymes, catalyzing the synthesis of pyruvate from HP via serine indicated that the observed enzymatic conversion of TSA to HP might participate in the formation of C₃-compounds from glyoxylate in this microorganism.

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Abkürzungen HP Hydroxypyruvat - TSA Tartronsäuresemialdehyd Ausug aus der Disseration von W. Braun: Untersuchungen zum Glyoxylsäurestoffwechsel und zur Substrataufnahme anBacillus fastidiosus DSM 83, Saarbrücken (1976)     

Verwertung von Pyrimidinderivaten durch Hydrogenomonas facilis

Zusammenfassung Dihydrouracil, 3-Ureidopropionat und -Alanin, die Intermediärprodukte des reduktiven Cytosinabbaues, wurden durch Zellen von Hydrogenomonas facilis als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle verwertet, Barbitursäure und Malonsäure, die Intermediärprodukte des oxidativen Abbaues, dagegen nicht. Während der Inkubation mit Extrakten aus Zellen, die mit Cytosin als N-Quelle gewachsen waren, wurde Uracil zu Dihydrouracil, 3-Ureidopropionat und -Alanin umgesetzt. Barbitursäure und Harnstoff waren hierbei nicht nachweisbar. Nach Anzucht mit Cytosin waren die Enzyme Cytosin-Desaminase, Dihydrouracil-Dehydrogenase, Dihydrouracil-Hydrase und 3-Ureidopropionase, nicht aber Uracil-Oxidase in zellfreien Extrakten nachweisbar. Gegenüber den mit NH₄Cl gewachsenen Zellen zeigten die mit Cytosin herangezogenen Zellen eine deutlich erhöhte spezifische Aktivität an Dihydrouracil-Dehydrogenase und Dihydrouracil-Hydrase, nicht aber an Cytosin-Desaminase. Diesen Befunden zufolge unterliegen die Pyrimidinderivate Cytosin und Uracil in Hydrogenomonas facilis einem reduktive Abbau.

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Utilization of pyrimidine derivatives by Hydrogenomonas facilis I. Intermediates and enzymes of cytosine degradation

Summary Dihydrouracil, 3-ureidopropionate and -alanine, intermediates involved in the reductive degradation of cytosine, were utilized as a carbon and nitrogen source by cells of Hydrogenomonas facilis. Barbiturate and malonate, intermediates of the oxidative pathway, were not utilized. Uracil was converted to dihydrouracil, 3-ureidopropionate and -alanine during incubation with extracts from cells grown with cytosine as a nitrogen source. Barbiturate and urea were not detected under these conditions. The enzymes cytosine deaminase, dihydrouracil dehydrogenase, dihydrouracil hydrase and 3-ureidopropionase but not uracil oxidase were demonstrated in cell-free extracts from cells grown with cytosine. The specific activity of dihydrouracil dehydrogenase and dihydrouracil hydrase but not of cytosine deaminase was significantly higher in extracts from cytosine grown cells, as compared with extracts from cells grown with ammonia. These data indicate that cytosine and uracil undergo a reductive degradation in cells of Hydrogenomonas facilis.

     

Zum Abbau von 14C-markierter Äpfelsäure durch Bacterium gracile

Zusammenfassung Der Äpfelsäureabbau durch B. gracile wird mit Hilfe ¹⁴C-markierter Säuren quantitativ untersucht. Die nach dem Abbau wiedergefundene Aktivität in Restäpfelsäure, Milchsäure und Kohlendioxyd beträgt zusammen 96–97% der Aktivität der eingesetzten dl-Äpfelsäure-[1,4-¹⁴C₂]. Die molaren Verhältnisse von abgebauter Äpfelsäure zu Milchsäure und Kohlendioxyd sind 1:1:0,9. Ein Weiterabbau der Äpfelsäure über Milchsäure hinaus ist zu verneinen, da in diesem Fall mehr Kohlendioxyd entstehen müßte als dem Verhältnis 1:1:1 entspräche. D-Äpfelsäure und Fumarsäure werden von den Bakterien ebenfalls dissimiliert, Milchsäure wird nicht angegriffen. Citronensäure-[1,5-¹⁴C₂] wird sehr langsam abgebaut; als einziges Stoffwechselprodukt konnte bisher nur radioaktives Kohlendioxyd nachgewiesen werden.Die Darstellung von dl-Äpfelsäure-[1,4-¹⁴C₂] und Fumarsäure-[1,4-¹⁴C₂] wird beschrieben.Teil der Dissertation von H.-L. Schmidt, Untersuchungen zur Biochemie des Abbaues von Äpfelsäure durch Bact. gracile mit Hilfe ¹⁴C-markierter Säuren. Mainz 1958.Der früher gebräuchliche Name Bact. gracile ist hier beibehalten; hinsichtlich der Isolierung der verwendeten Stämme sei auf Jerchel, Flesch u. Bauer (1956), Flesch u. Jerchel (1958) sowie Jerchel u. Schmidt (1958) verwiesen. Eine kurze Darstellung zur Nomenklatur gibt Radler (1958).     

Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen

Zusammenfassung Es wurde die Wirkungsweise von Borrelidin untersucht und mit zwei Makrolid-Antibiotica verglichen. Borrelidin hemmt in einem zellfreien System aus Bacillus subtilis spezifisch den Einbau von Threonin in sRNS bei einer Konzentration von 1,4·10^-6 m. Hingegen hemmen die Makrolid-Antibiotica Lankamycin (neutral) und Erythromycin (basisch) bei Konzentrationen, die zehnmal höher liegen als die wachstumshemmende Konzentration, nicht die Verknüpfung von Threonin oder anderer Aminosäuren mit sRNS.In Zellen hemmt Borrelidin bei einer Konzentration von 1,5–3·10^-6 m die Synthese von Protein, RNS und DNS. Lankamycin und Erythromycin hingegen hemmen nur die Synthese von Protein.Es wird vermutet, daß Borrelidin das erste Antibioticum ist, das die Protein-synthese über die Hemmung des Einbaus von Aminosäuren in sRNS blockiert.

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Metabolic products of microorganisms. 62nd information the inhibition of the attachment of threonine to sRNA in a cell-free system and of the sythesis of protein and nucleic acids in the cell by the antibiotic borrelidin

Summary The mode of action of borrelidin has been studied and compared with two macrolide antibiotics. Borrelidin specifically inhibits the attachment of threonine to sRNA at a concentration of 1,4·10^-6 m in a cell-free system of Bacillus subtilis. However, the macrolide antibiotics lankamycin (neutral) and erythromycin (basic), at concentrations which are ten times higher than those required to inhibit growth, still do not inhibit the binding of threonine or other amino acids to sRNA.In cells borrelidin inhibits at concentrations of 1.5–3·10^-6 m the synthesis of protein, RNA and DNA. In this point as well borrelidin acts differently from lankamycin and erythromycin which inhibit the synthesis of protein selectively.It is supposed that borrelidin is the first antibiotic inhibiting protein synthesis via amino acid attachment to sRNA.

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61. Mitt.: B. Maurer, A. Müller, W. Keller-Schierlein u. H. Zähner: Ferribactin, ein Siderochrom aus Pseudomonas fluorescens Migula. Arch. Mikrobiol. 60, 326–339 (1968).