Effet des acides gras exogènes sur la vitesse de biosynthèse des acides gras chez E. Coli

Effet des acides gras exogènes sur la vitesse de biosynthèse des acides gras chez E. Coli

BIOCHIM1E, 1971, 53, 837-839. Effet des acides gras exogbnes sur la vitesse de biosynth6se des acides gras chez E. Coli Z. ESTROUMZA et G. AILHAUD. C...

176KB Sizes 7 Downloads 245 Views

BIOCHIM1E, 1971, 53, 837-839.

Effet des acides gras exogbnes sur la vitesse de biosynth6se des acides gras chez E. Coli Z. ESTROUMZA et G. AILHAUD. Centre de Biologie Moldculaire, CNRS, 31, c h e m i n J. Aiguier, Marseille (9~), France. (6-9-1971).

La proportion des acides gras saturds et insatur6s chez E. coli pcut varier en fonction de la temperature [1]. Elle peut 6galement varier selon l'acide gras du milieu de culture lorsque l'on utilise des m u t a n t s auxotrophes pour les acides gras insaturds [2]. Le m a i n t i e n d'une ¢fluiditd~> convenable des glycdrophospholipides des m e m b r a n e s parait St l'origine des variations observdes selon les conditions physiologiques [3]. L'objet de la prdsente note est de m o n t r e r que, ehez E. coli type sauvage, l'addition d'acides gras insaturds darts le milieu de culture provoque unc d i m i n u t i o n de la biosynth6se des acides gras insaturds par rapport St celle des acides gras satur6s.

MATI~RIELS ET MI~THODES. E. coli ML-308 est cultivd sur milieu A [4]. Les diffdrentes sources de carbone sont pr6sentes St la con-

centration de 2 g/l. Les acides gras sont ajoutds b, des concentrations variant de 0,175 St 1,92 mM, dissous darts du Brij-35 (concentration f i n a l e : 0,055 p. cent). Apr~s incorporation d'acdtate radioactif, les lipides totaux sont extraits selon la technique d6crite par Tzun et SaAemo [5]. Apr6s saponification, extraction des aeides et synth~se des esters mdthyliques, ces derniers sont sdpards en ddrivds [3-hydroxylds, insatur6s et satur~s par chromatographie sur couehe mince selon Pc~rx et coll. [6]. Apr~s 61ution avee un m61ange Hexane-Dioxyde d'dthyle (1/1; v/v), la radioactivit6 des esters mdthyliques est mesurde par scintillation liquide. Les rendements de rdcupdration s'dchelonnent de 80 St 100 p. cent. L'aeide 61aidique [I-14CI a dt6 prdpard par isomdrisation de Fester mdthylique d'aeide oldique [1-14C] en pr6sence de poudre de Sdldnium .'k 225°C pendant 2 heures sous atmosph6re d'azote, suivie d'une chromatographic sur couehe mince selon Puc.n et coll. [6]. L'acide pentyl-4 unddcanoique est un don de M. G. UCCIANI (lnstitut des Corps Gras, Marseille).

TABLEAU I. I n f l u e n c e des acides gras exog~nes sur la biosynth~se des acides gras saturds et insalur~s. n ° de I l'exp6rience I

II III IV

Milieu de culture

Ac6tate [I-V'CJ incorpor6s darts es lpidestotaux dpm}

Rapport dpm {acides gras insatur6s/ dpm (acides gras satur~s)

Glycdrol GlyeSrol -+- Ol~ate 0,175 mM Glycerol -~- Ol~ate 0,525 mM Glyc6rol -~- Ol~ate 1,92 mM

6,2 3,7 2,1 3,6

X X X X

106 106 106 106

2,2 1,24 0,56 0,32

GlyeSrol Glyc6rol +

6,7 5,7

X 106 X 106

1,5 0,74

7,85 X 10" 4,6 X 10 '~

0,96 0,54

Ol6ate 0,525 mM

Glyc6rol GlycSrol -~- Elaidate 0,525 mM Glycdrol ] Glycerol + i Glycdrol +

Pentyl-4 Und$canoate 0,525 mM Elaidate 0,525 mM

10 14,5

X X

10 ~ 10 6

1,0 0,95

8

Y

106

0,75

E. coli ML-308, (D.O. 410 m~ de ddpart : 0,25 St 0,3) est d'abord cultivd pendant un temps de g6n6ration (75 rain) St 37°C en prdsence de glyc6rol (2 g/l). La culture est ensuite divisde en 2 parties aliquntes de 50 ml ; o.n ajoute St l'une d'elles un acide gras aux concentrations indiqudes. La croissanee est prolongde un deuxi6mc temps de g6n6ration. 0,5 mc d'acide acdtique [1-14C] sont alors ajout6es dans chaque culture ; l'ineorporation se ddroule ]pendant 1 heure St 37~'C sous agitation. Les cellules sont centrifugdes et lavees 6 fois avec du tampon P h o s p h a t e de potassium 0,05 M pH 7,4. Elles sont directcment saponifi6cs darts la potasse mdthanolique St 15 p. cent p e n d a n t 5 heures h 70°C sous atmosph6re d'azote. Les acides gras sont ensuite extraits et analys~s selon <>.

838

J. Estroumza

e t G. A i l h a u d .

Ri~SULTATS ET DISCUSSION. L'addition d'acide ol6ique produit g~n6ralement une d i m i n u t i o n de l ' i n e o r p o r a t i o n g l o b a l e d ' a e 6 t a t e r a d i o a c t i f d a n s les l i p i d e s t o t a u x ( t a b l e a u I). le r a p p o r t d p m (esters i n s a t u r 6 s ) d i m i n u e q u a n d la c o n e e n t r a d p m (esters s a t u r 6 s ) t i o n e n oldate p r 6 s e n t d a n s le m i l i e u de c u l t u r e a u g m e n t e . La d i m i n u t i o n de ce r a p p o r t en f o n c t i o n d u t e m p s p e n d a n t l e q u e l E. coli est m i s e n p r 6 s e n c e de l ' a c i d e g r a s i n s a t u r 6 est r e p r e s e n t 6 d a n s la Fig. 1. On voit q u e le r a p p o r t d6croit e o n s i d 6 r a b l e m e n t p e n d a n t la p r e m i 6 r e h e u r e , p l u s l e n t e m e n t p a r la s u i t e . Ropport dpm (ocide= gros insatvr~s) dpm (acidu gras satur~s )

2 "---'-----

GLyceroL

Gtyc~rot + ornate O,525rnH

L

iJh

lamps en presence d'oleote

Fro. 1. - - I n f l u e n c e du t e m p s d'incubation des cellules en prdsence d'acide ol~ique sur la biosynthbse des aeides gras salurds et insaturds. Les c o n d i t i o n s de l ' e x p 6 r i e n c e s o n t d6crites d a n s le t a b l e a u I, h l ' e x c e p t i o n d u t e m p s p e n d a n t l e q u e l la c r o i s s a n c e se d 6 r o u l e e n p r 6 s e n c e d ' a c i d e ol6ique. L ' i n c o r p o r a t i o n d ' a c 6 t a t e r a d i o a c t i f e s t ici l i m i t 6 e h 30 rain. La r a d i o a c t i v i t 6 i n c o r p o r 6 e , r a p p o r t 6 e a u m g d e p r o t 6 i n e s c e l l u l a i r e s , e s t tr~s v o i s i n e p o u r t o u t e s les e x p 6 r i e n c e s .

Le t a b l e a u I i n d i q u e 6 g a l e m e n t q u e l ' a c i d e 61aidique e s t 6 g a l e m e n t c a p a b l e , m a i s /t u n degr6 m o i n d r e , de c h a n g e r les v i t e s s e s r e l a t i v e s de b i o s y n t h ~ s e d e s a c i d e s g r a s s a t u r 6 s ct i n s a t u r 6 s . P a r c o n t r e l'acide s a t u r 6

p e n t y l - 4 u n d 6 c a n o i q u e , d o n t les p r o p r i 6 t 6 s p h y s i q u e s s o n t a n a l o g u e s h celles de l ' a c i d e o l 6 i q u e [7], n e p r o d u i t a u c u n effet. Le t a b l e a u II, p a r c o m p a r a i s o n avec le t a b l e a u l, i n d i q u e la d 6 p e n d a n c e d u p h 6 n o m 6 n e v i s - h - v i s de la s o u r c e de e a r b o n e , s e u l le glye6rol p a r a i s s a n t p r o d u i r e une variation significative du rapport d p m (esters i n s a t u r 6 s ) d p m (esters s a t u r ~ s ) L ' e n s e m b l e des r 6 s u l t a t s e x p 6 r i m e n t a u x e s t q u a l i t a t i v e m e n t a n a l o g u e h e e u x o b s e r v e s ehez Lactobacillus p l a n l a r u m p a r WEEKS et W A r m [81- Chez eette b a c t 6 r i e e n effet l ' a d d i t i o n d ' o l 6 a t e o.u de v a c c 6 n a t e p r o d u i t u n e d i m i n u t i o n de l ' i n c o r p o r a t i o n g l o b a l e d ' a c 6 t a t e r a d i o a c t i f d a n s les lipides, avec u n p o u r c e n t a g e acerfi de r a d i o a c t i v l t 6 d a n s les a c i d e s g r a s s a t u r 6 s ( e s s e n t i e l l e m e n t p a l m i t a t e ) . Le n i v e a u a u q u e l s ' e x e r e e la r ~ p r e s s i o n p a r l ' a c i d e g r a s exog~ne n ' e s t p a s c o n n u ; il f a u t c e p e n d a n t r e m a r q u e r q u e cette r d p r e s s i o n est s u r t o u t s e n s i b l e a u n i v e a u de la d i v e r gence de la b i o s y n t h 6 s e v e r s les a c i d e s g r a s i n s a t u r 6 s , off se s i t u e F a c t i o n de la :~,y-ddhydrase. C e t t e r ~ p r e s sion, r e l a t i v e m e n t r a p i d e (voir Fig. 1), s ' e x e r c e p r o b a b l e m e n t p a r F a c t i o n de l ' a c i d e g r a s e x o g 6 n e (oh d ' u n c o m p o s 6 q u i en d6rive) avant s o n i n c o r p o r a t i o n d a n s les g l y c 6 r o p h o s p h o l i p i d e s . E n effet d e s r 6 s u l t a t s a n a l o g u e s h c e u x p r d s e n t d s d a n s le T a b l e a u I s o n t o b t e n u s avec les a c i d e s ol~ique et ~ l a i d i q u e [1-14C] ; d a n s ces conditions on observe respectivement une incorporat i o n f a i b l e ou n u l l e de ces d e u x a c l d e s darts les glyc~rophospholipides. L ' u t i l i s a t i o n de m u t a n t s a u x o t r o p h e s a p e r m i s de m o n t r e r que, s e l o n l ' a c i d e g r a s i n s a t u r 6 exig6 p a r la b a c t 6 r i e p o u r sa c r o i s s a n c e , la v i t e s s e de b i o s y n t h ~ s e des a e i d e s g r a s s a t u r 6 s , m e s u r 6 e p a r i n c o p o r a t i o n d ' a c 6 t a t e [14C] d a n s les c h a t n e s g r a s s e s s a t u r 6 e s , s u i t la p r o p o r t i o n de ces d e r n i ~ r e s t r o u v 6 e d a n s les glycSr o p h o s p h o l i p i d e s [9]. Nos r 6 s u l t a t s d 6 m o n t r e n t d ' u n e p a r t que, chez le t y p e s a u v a g e de E. call, il e x i s t e 6gal e m e n t u n e r 6 g u l a t i o n de la b i o s y n t h 6 s e des a c i d e s g r a s i n s a t u r 6 s e n f o n c t i o n de l ' a c i d e g r a s a j o u t 6 d a n s le m i l i e u de c u l t u r e . Ils d ~ m o n t r e n t d ' a u t r e p a r t q u e

TABLEAU II. Influence de la source de carbone sur la biosgnth~se des acides gras salutes et insalnr~s, en presence d'acides gras exog~nes. Source de carbone (2 g/ll

Acide gras exogbne {0,525 mMI

Rapport dpm (acides gras insatur~s)

Glucose . . . . . . . Ol~ate Suceinate ......

~



. . . .

Ol6ate Elaidate Pentyl-4 und6canoate

Aspartate ...... Ol~ate Elaidate Pentyl-4 und~eanoate Les c o n d i t i o n s e x p ~ r i m e n t a l e s s o n t i d e n t i q u e s T a b l e a u I, h l ' e x c e p t i o n de la s o u r c e de c a r b o n e . BIOCHIMIE, 1971, 53, n ° 6-7.

dpm (acides g r a s satur6s) 0,89 0,94 1,1 1,18 1,1 1,24 1,1 0,96 0,84 1,0 h celles

d6crites

dans

le

839 la pri~sence d ' u n e d o u b l e l i a i s o n d a n s la c h a t n e g r a s s e (cis et h u n degr6 m o i n d r e trans) est n6cessaire h la m a n i f e s t a t i o n de cette r~gulation. La d6pendance de eette m a n i f e s t a t i o n v i s - a - v i s de ta s o u r c e de c a r b o n e a p p a r a i t n e t t e m e n t ; il s e m b l e q u e la pr6sence s i m u l tan6e d a n s la cellule d ' u n acide g r a s i n s a t u r 6 et de glyc6rol (ou de m ~ t a b o l i t e s d6riv6s d i r e c t e m e n t tels q u e aeyl-CoA et (sn)- g l y e 6 r o l - 3 - p h o s p h a t e ) soit n6cessaire p o u r q u ' a p p a r a i s s e u n e m o d u l a t i o n de la bios y n t h 6 s e en f o n c t i o n de l ' a p p o r t ext6rieur. Remerciemenls.

Nous r e m e r c i o n s la D616gation G6n6rale h la R e c h e r che Scientifique et T e c h n i q u e et le C o m m i s s a r i a t h l ' E n e r g i e .Atomique p o u r l'aide finanei6re a p p o r t 6 e h la r ~ a l i s a t i o n de ce t r a v a i l , a i n s i q u e M. G. UCOANI (Maitre de Reeherehes au CNRS) p o n r le don d'acide pentyl-4 u n d 6 c a n o i q u e .

BIOCHIMIE, 1971, 53, n ° 6-7.

REFERENCES. 1. MAnn A. G. et IN6aAHAM J. L. - - J. Bacteriol., 1962, 84, 1260. 2. ESFAHANI M., BARNES E. M. J r et WAKIL S. J. - - Proc. N at . Acad. Set. U.S., 1969, 64, 1057. 3. OVERATH P., SCHAIRER H. U. et STOFFEL W. - - Proc. Nat. Ac ad. Sci. U.S., 1970, 67, 606. 4. DAVIS B. D. et MINGIOLI E. S. - - J. Bacteriol., 1950, ¢M}, 17. 5. TzuB R. et SHAPIRO B. - - J. Lip. Res., 1964, 5, 542. 6. PUGH E. L., SAUER F., WAITE M., TOOMEY R. E. et WAKIL S. J. - - J. Biol. C he m ., 1966, 241, 2635. 7. UCCIANI E. et BENSIMON Y. - - L i p i d s , s o u s presse. 8. WBEKS G. et 3VAK1L S. J. - - J. Biol. Chem., 1970, 245, 1913. 9. ESFAHANI M., IONEDA T. et WAKIL S . J . - - J. Biol. Chem., 1971, 246, 50.