A Glutamic Acid-Producing Lactic Acid Bacteria Isolated from Malaysian Fermented Foods

l-glutamaic acid is the principal excitatory neurotransmitter in the brain and an important intermediate in metabolism. In the present study, lactic acid bacteria (218) were isolated from six different fermented foods as potent sources of glutamic acid producers. The presumptive bacteria were tested for their ability to synthesize glutamic acid. Out of the 35 strains showing this capability, strain MNZ was determined as the highest glutamic-acid producer. Identification tests including 16S rRNA gene sequencing and sugar assimilation ability identified the strain MNZ as Lactobacillus plantarum. The characteristics of this microorganism related to its glutamic acid-producing ability, growth rate, glucose consumption and pH profile were studied. Results revealed that glutamic acid was formed inside the cell and excreted into the extracellular medium. Glutamic acid production was found to be growth-associated and glucose significantly enhanced glutamic acid production (1.032 mmol/L) compared to other carbon sources. A concentration of 0.7% ammonium nitrate as a nitrogen source effectively enhanced glutamic acid production. To the best of our knowledge this is the first report of glutamic acid production by lactic acid bacteria. The results of this study can be further applied for developing functional foods enriched in glutamic acid and subsequently γ-amino butyric acid (GABA) as a bioactive compound

Identifizierung von Hexosecarriern und Regulation des Phosphoketolasewegs in Oenococcus oeni

Oenococcus oeni ist ein heterofermentatives Milchsäurebakterium, das Hexosen über den Phosphoketolaseweg zu Lactat, Acetyl-P und CO2 umsetzt. In Anhängigkeit von der C-Quelle werden Ethanol, Acetat, Mannit und geringe Mengen an Erythrit gebildet. Im Genom von O. oeni PSU-1 wurden neun Gene für sekundäre Carrier identifiziert, die aufgrund ihrer Sequenz und Lage im Genom als Kandidaten für Hexosecarrier in Frage kommen. In Stamm O. oeni B1 wurde die Expression der Gene OEOE_0819 und OEOE_1574 stark durch Glucose induziert. Die Gene konnten jedoch Hexosetransport-Defektmutanten von E. coli nicht komplementieren. Die deutliche Induktion der Gene deutet auf ihre Funktion im Hexosetransport hin. Bei den Carriern 819 und 1574 handelt es sich vermutlich um früher identifizierte Δp-getriebene sekundäre Hexosetransporter. Die Expression der Kandidaten zeigte teilweise Unterschiede bei verschiedenen O. oeni Stämmen. Auch die Funktion von Phosphotransferasesystemen bei der Aufnahme von Hexosen wurde durch Expressionsmessungen untersucht. Einige Systeme weisen Ähnlichkeit zu Glucose- und Fructose-transportierenden Systemen auf und kommen als Aufnahmesysteme für Hexosen in Frage. Das Phosphotransferasesystem OEOE_0464-0466 wird besonders durch Fructose induziert. O. oeni bildet in Abhängigkeit von der C-Quelle unterschiedliche Wege zur Reoxidation des im zentralen Phosphoketolaseweg entstandenen NAD(P)H aus. Die Regulation des Zentralstoffwechsels und des peripheren Stoffwechsels wurde durch Bestimmung der relativen Genexpression und durch Proteomanalysen untersucht. Die Anwesenheit von Citrat und Pyruvat ändert die Expression der Gene deutlich. Bei Zucht mit Ribose, Glucose oder Fructose jedoch bleibt die der meisten Gene konstant. Am stärksten wird der Ethanolweg reguliert, der hauptsächlich nach Zucht mit Glucose zur Reoxidation des NAD(P)H genutzt wird. Die Expression des adhE-Gens der Acetaldehyd- und Alkohol-Dehydrogenase nimmt bei Zucht auf anderen C-Quellen stark ab. Pyruvat ist ein zentrales Intermediat des Energiestoffwechsels und Ausgangsprodukt für Reaktionen des Bausstoffwechsels. Die Expression einiger Pyruvat-liefernder und Pyruvat-verbrauchender Reaktionen wurde bestimmt, um so die Entstehung und den Verbrauch des Pyruvats abhängig von der Stoffwechselsituation beurteilen zu können

Role of Secondary Transporters and Phosphotransferase Systems in Glucose Transport by Oenococcus oeni ▿

Glucose uptake by the heterofermentative lactic acid bacterium Oenococcus oeni B1 was studied at the physiological and gene expression levels. Glucose- or fructose-grown bacteria catalyzed uptake of [14C]glucose over a pH range from pH 4 to 9, with maxima at pHs 5.5 and 7. Uptake occurred in two-step kinetics in a high- and low-affinity reaction. The high-affinity uptake followed Michaelis-Menten kinetics and required energization. It accumulated the radioactivity of glucose by a factor of 55 within the bacteria. A large portion (about 80%) of the uptake of glucose was inhibited by protonophores and ionophores. Uptake of the glucose at neutral pH was not sensitive to degradation of the proton potential, Δp. Expression of the genes OEOE_0819 and OEOE_1574 (here referred to as 0819 and 1574), coding for secondary transporters, was induced by glucose as identified by quantitative real-time (RT)-PCR. The genes 1574 and 0819 were able to complement growth of a Bacillus subtilis hexose transport-deficient mutant on glucose but not on fructose. The genes 1574 and 0819 therefore encode secondary transporters for glucose, and the transports are presumably Δp dependent. O. oeni codes, in addition, for a phosphotransferase transport system (PTS) (gene OEOE_0464 [0464] for the permease) with similarity to the fructose- and mannose-specific PTS of lactic acid bacteria. Quantitative RT-PCR showed induction of the gene 0464 by glucose and by fructose. The data suggest that the PTS is responsible for Δp-independent hexose transport at neutral pH and for the residual Δp-independent transport of hexoses at acidic pH