Myosin-cross-reactive antigen (MCRA) protein from Bifidobacterium breve is a FAD-dependent fatty acid hydratase which has a function in stress protection

peer-reviewedBackground The aim of this study was to determine the catalytic activity and physiological role of myosin-cross-reactive antigen (MCRA) from Bifidobacterium breve NCIMB 702258. MCRA from B. breve NCIMB 702258 was cloned, sequenced and expressed in heterologous hosts (Lactococcus and Corynebacterium) and the recombinant proteins assessed for enzymatic activity against fatty acid substrates. Results MCRA catalysed the conversion of palmitoleic, oleic and linoleic acids to the corresponding 10-hydroxy fatty acids, but shorter chain fatty acids were not used as substrates, while the presence of trans-double bonds and double bonds beyond the position C12 abolished hydratase activity. The hydroxy fatty acids produced were not metabolised further. We also found that heterologous Lactococcus and Corynebacterium expressing MCRA accumulated increasing amounts of 10-HOA and 10-HOE in the culture medium. Furthermore, the heterologous cultures exhibited less sensitivity to heat and solvent stresses compared to corresponding controls. Conclusions MCRA protein in B. breve can be classified as a FAD-containing double bond hydratase, within the carbon-oxygen lyase family, which may be catalysing the first step in conjugated linoleic acid (CLA) production, and this protein has an additional function in bacterial stress protection

Die Struktur und die Biochemishe Charakterisierung von der Fettsäure-Doppelbindungs-Isomerase von Propionibacterium acnes

Konjugierte Linolsäure (CLA) ist ein Übergriff, der die geometrischen und Positions-Isomere der Linolsäure (LA, 18:2delta9Z,delta12Z) beschreibt. Das starke Interesse der Lipid-Forschung an dieser Klasse von Fettsäuren erklärt sich aus ihrer großen Bandbreite von vorteilhaften Effekten auf die menschliche Gesundheit, einschließlich der Normalisierung des Körperfett-Inhalts, Modulierung des Immunsystems und der antikarzinogenen Eigenschaften. Da noch immer große Lücken im Verständnis der CLA-Biosynthese vorhanden sind, ist die effiziente Industrieproduktion von reinen CLA-Isomeren eingeschränkt. Die vorliegende Arbeit beschreibt den Reaktionsmechanismus der Isomerase von Propionibacterium acnes (PAI), die CLA herstellt. Der Reaktionsmechanismus basiert auf der Atomstruktur von PAI als ein freies Protein und im Komplex mit ihrem CLA Produkt. PAI wurde als monomerisches Protein kristallisiert und die Struktur wurde durch die Röntgenstrahl-Kristallographie bestimmt. Jedes PAI Monomer enthält ein Molekül von nicht-kovalent gebundenem FAD, das als Redox-Katalysator während der Isomerisierung von LA funktioniert. Das Enzym erkennt die freie Carboxylgruppe von LA durch polare Wechselwirkungen mit den zwei Aminosäuren Arg88 und Phe193, die als ein Schloss am Eingang zum aktiven Zentrum funktionieren. Die Übertragung von pro-R-Wasserstoff von der Position C11 von LA zur Position C9 wurde durch die Strukturanalyse vorausgesagt und durch die Massenspektrometrie von Isotopen markierter LA bestätigt. Aus den spektroskopischen Daten und dem Cofaktor-Austausch kann gefolgert werden, dass das FAD-Radikal wahrscheinlich während des PAI Umsatzes generiert wird. Die PAI repräsentiert die erste Struktur einer Fettsäure-Doppelbindungs-Isomerase und stellt damit ein System für die Charakterisierung von verwandten Enzymen dar. Für drei solcher mutmaßlicher CLA produzierender Enzyme, die eine geringe Ähnlichkeit mit PAI aufweisen, wurde gezeigt, dass sie LA hydratisieren können. Somit könnte ein alternativer Stoffwechselweg für die CLA-Biosynthese in Bakterien von Lactobacillus, Bifidobacterium und Streptokokkus spp. bestehen

In-house SIRAS phasing of the polyunsaturated fatty-acid isomerase from Propionibacterium acnes

Low iodide concentrations were sufficient to allow SAD and SIRAS phasing of cubic crystals of a novel fatty acid isomerase using Cu Kα radiation

CLAs in Animal Source Foods: Healthy Benefits for Consumers

Conjugated linoleic acid (CLA) is a group of polyunsaturated fatty acids that exist as positional and stereo-isomers of octadecadienoate (18:2). Among these isomers, the most studied two isomers are cis 9, trans 11-CLA and trans 10, cis 12- CLA due to their biological effects. CLA can be naturally synthesized in the rumen of ruminant animals by bacteria Butyrivibrio fibrisolvens via the Δ-9- desaturase of trans 11 octadecanoic acid pathway. The major dietary sources of CLA are represented by meat and milk from ruminant animals. Although references to CLA can be traced back to the 1950s, current interest in the health benefits of CLA started in the late 1980s, after it was identified as the anticarcinogenic component present in fried ground beef. Since then, an extensive literature has documented the anticarcinogenic effects of CLA. In addition, there is some evidence that CLA is also anti-atherosclerotic, has beneficial effects on type 2 diabetes, and may play a key role in helping to regulate body fat. The fact that the richest natural sources of CLA, meat and dairy products, are consumed by people worldwide has very interesting implications for public health