Corynebacterium glutamicum: características, morfologia, cultura

Corynebacterium glutamicum é uma bactéria na forma de um bacilo, Gram positivo, anaeróbico facultativo e presente no solo. Não forma esporos nem é patogênico. Juntamente com o restante das Corynebacteriaceae e as bactérias das famílias Mycobacteriaceae e Nocardiaceae, faz parte do grupo conhecido como grupo CMN. Este grupo inclui muitas bactérias de importância médica e veterinária.

A bactéria C. glutamicum é amplamente utilizada na indústria para a produção de aminoácidos . O uso desta bactéria na produção industrial remonta a mais de 40 anos.

Corynebacterium glutamicum: características, morfologia, cultura 1

Corynebacterium glutamicum. Foto de AJC1 Flickr. Tirada e editada em https://www.acercaciencia.com/2013/05/16/germenes-con-caracteristicas-humanas/corynebacterium-glutamicum-by-ajc1-flickr/

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

Características gerais

-Corynebacterium glutamicum é uma bactéria Gram-positiva não patogênica.

-Não produz esporos.

-Ele contém catalase.

-Decompõe carboidratos através do seu metabolismo fermentativo.

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

Taxonomia

A espécie C. glutamicum foi descoberta pela primeira vez no Japão e descrita por Kinoshita et al. Em 1958, sob o nome de Micrococcus glutamicus. Mais tarde (1967), Abe e colaboradores a realocaram no gênero Corynebacterium .

As bactérias do gênero Corynebacterium estão localizadas taxonomicamente na subordem Corynebacterineae. Esta subordem pertence à ordem Actinomycetales, classe Actinobacteria.

A subordem Corynebacterineae inclui as famílias Corynebacteriaceae, Mycobacteriaceae e Nocardiaceae denominadas grupo CMN. Corynebacterium pertence à primeira dessas famílias.

Morfologia

As bactérias têm a forma de um pau com pontas inchadas na forma de um martelo ou taco. Possui um cromossomo e um plasmídeo circular. Seu genoma consiste em 3.314.179 nucleotídeos.

A parede celular é composta, entre outras substâncias, por uma camada de peptidoglicano, ácidos micólicos de cadeia curta, ácidos meso-diaminopimélicos e polímeros de arabino-galactano.

Cultivo

Corynebacterium glutamicum utiliza uma grande variedade de substratos, incluindo açúcares, ácidos orgânicos e álcoois, para o seu crescimento e a produção de aminoácidos .

Esta bactéria decompõe carboidratos através do processo de fermentação . A produção de aminoácidos é influenciada pela fonte de carbono fornecida e por certas condições de suplementos, como a limitação da biotina.

Para obter inóculos, foram utilizados meios de cultura de complexos de triptona (YT), extrato de levedura e meios mínimos modificados de CGXII.

Para o cultivo, são recomendadas temperaturas de 30 ° C e um pH de 7,4-7,5. As 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 dipotássico têm uma influência significativa na produção de succinato.

Para obter uma alta concentração de L-lisina, o meio de cultura deve ter glicose, sulfato de amônio, carbonato de cálcio, bactocasaminoácido, cloridrato de tiamina, D-biotina, di-hidrogenofosfato de potássio, sulfato de magnésio hepta-hidratado, sulfato ferroso hepta-hidratado e cloreto de manganês tetra-hidratado.

Corynebacterium glutamicum: características, morfologia, cultura 2

Corynebacterium glutamicum, Foto de Carlos Barreiro. Tirada e editada em http://www.dicyt.com/viewItem.php?itemId=14535

Patogênese

Embora a maioria das bactérias pertencentes à família Corynebacteriaceae seja patogênica, algumas delas, incluindo C. glutamicum, são inofensivas. Estes últimos, conhecidos como não-difteria corinebactérias (CND), são comensais ou saprófitas que podem estar presentes em humanos, animais e no solo.

Alguns CNDs, como C. glutamicum e C. feeiciens , são utilizados na produção de aminoácidos e vitaminas essenciais.

Usos em biotecnologia

O genoma de C. glutamicum é relativamente estável, cresce rapidamente e não secretam protease extracelular. Além disso, não é patogênico, não forma esporos e possui 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 encontrado conhecido por ser biossintetizado por C. glutamicum foi o glutamato. O glutamato é um aminoácido não essencial presente em cerca de 90% das sinapses cerebrais.

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

A lisina, um aminoácido essencial para os seres humanos e parte das proteínas sintetizadas pelos seres vivos , também é produzida por C. glutamicum .

Outros aminoácidos obtidos a partir desta bactéria incluem treonina, isoleucina e serina. A treonina é usada principalmente para prevenir o aparecimento do herpes.

Serina ajuda na produção de anticorpos e imunoglobulinas. A isoleucina, por sua vez, está envolvida na síntese de proteínas e produção de energia durante a prática de exercícios físicos.

Outros produtos e aplicações

Pantotenato

É a forma mais ativa de vitamina B5 (ácido pantotênico), pois o pantotenato de cálcio é usado como complemento nas 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 múltiplas aplicações, como amaciante, regulador de acidez alimentar, bronzeamento da pele, purgativo, entre outras.

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

Álcoois

Por fermentar açúcares, é capaz de produzir álcoois, como etanol e isobutanol. Por esse motivo, existem testes para a síntese de etanol em culturas de C. glutamicum a partir de resíduos de cana-de-açúcar. O objetivo desses testes é alcançar a produção industrial de biocombustíveis.

O xilitol, um poliálcool ou álcool de açúcar, é usado como adoçante diabético, porque não aumenta os níveis de açúcar no sangue.

Biorremediação

C. glutamicum contém dois operons em seu genoma, chamados ars1 e ars2, que são resistentes ao arsênico. Existem estudos em desenvolvimento com o objetivo de, eventualmente, usar esta bactéria para absorver o arsênico do meio ambiente.

Plásticos biodegradáveis

Além do succinato, ácido orgânico produzido naturalmente pelas bactérias, útil para a produção de plásticos biodegradáveis, existe outro possível composto que pode ser utilizado 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 uma via biossintética na bactéria que permita sua produção.

Referências

  1. S. Abe, K.-I. Takayama, S. Kinoshita (1967). Estudos taxonômicos em bactérias produtoras de ácido glutâmico. O Jornal de Microbiologia Geral e Aplicada.
  2. J.-Y. Lee, Y.-A. Na, E. Kim, H.-S. Lee, P. Kim (2016). A actinobactéria Corynebacterium glutamicum , um cavalo de batalha industrial. Jornal de Microbiologia e Biotecnologia.
  3. Os dados foram coletados por meio de questionários, entrevistas e entrevistas. Decifrando a adaptação de Corynebacterium glutamicum na transição da aerobiose via microaerobiose para anaerobiose. Genes
  4. S. Wieschalka, B. Blombach, M. Bott, BJ Eikmanns (2012). Produção biológica de ácidos orgânicos com Corynebacterium glutamicum . Biotecnologia
  5. M. Wachi (2013). Exportadores de aminoácidos em Corynebacterium glutamicum . In: H. Yukawa, M. Inui (Eds.) Corynebacterium glutamicum biology and biotechnology.
  6. Corynebacterium glutamicum . Na Wikipedia Retirado em 25 de setembro de 2018 de en.wikipedia.org.
  7. Corynebacterium glutamicum . No Wiki Microbe. Recuperado em 25 de setembro de 2018 de microbewiki.kenyon.edu.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies