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.
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