メチルアルファ-D-グルコピラノシドおよび5つのアルファ-D-グルコシル-D-フルクトース異性体のスクロースの大腸菌K12の成長のための遺伝的要件

MG-1655を含む大腸菌K12の株は、ホスホエノールピルビン酸依存性グルコース：ホスホトランスフェラーゼ系（IICB（GLC）/IIA（GLC））を介してメチルアルファ-D-グルコピラノシドを蓄積します。高濃度の細胞内メチルアルファα-D-グルコピラノシド6-リン酸は毒性があり、細胞の成長が防止されます。ただし、肺炎Klebsiellaからの遺伝子Aglbをコードするプラスミド（Pap1）との大腸菌Mg-1655の形質転換は、グルコース類似体上の形質転換体Mg-1655（Pap1）の優れた成長をもたらしました。AGLBは、メチルアルファ-D-グルコピラノシド6-リン酸のin vivo加水分解を触媒してグルコース6-リン酸およびメタノールを得ることにより、MG-1655（Pap1）の成長を促進する珍しいNAD+/MN2+依存性ホスホ - アルファ - α-グルコシダーゼです。K.肺炎遺伝子AglbおよびAgla（α-グルコシド特異的トランスポーターAgla（IICB（AGL）））をコードするプラスミドPap2で形質転換すると、MG-1655株（PAP2）は、他のアルファリンクグルコシドを代謝しました。、イソマルトース、およびスクロースの次の5つの異性体：トレハルロースアルファ（1-> 1）、トゥラノースアルファ（1-> 3）、マルトロースアルファ（1-> 4）、ロイクロースアルファ（1-> 5）、およびパラチノースアルファ（1-> 6）。驚くべきことに、MG-1655（PAP2）はスクロースα（1-> 2）を代謝できませんでした。大腸菌K12株ZSC112L（PTSG :: CAT Manxyz Nage GLK LAC）は、グルコースで成長したり、メチルアルファ-D-グルコピラノシドを輸送したりすることはできません。ただし、PTSGH11（PTSGをエンコード）またはPAP2で形質転換すると、この生物はそれぞれPTSGまたはAGLAトランスポーターのいずれかを含む膜を提供しました。精製された一般的なホスホトランスフェラーゼ成分によるトランスポーター特異的膜のin vitro補完は、PTSGとAGLAがグルコースとメチルアルファ-D-グルコピラノシドを認識しているが、AGLAのみが他のアルファ-D-グルコシドを基質として受け入れたことを示した。また、補完実験により、PTSGトランスポーターとAGLAトランスポーターの両方の機能的活性にIIA（GLC）が必要であることが明らかになりました。AGLA、AGLB、およびIIA（GLC）は、メチルアルファ-D-グルコシドおよび関連するアルファ-D-グルコピラノシド上の大腸菌K12の成長に必要かつ十分であると結論付けています。

Strains of Escherichia coli K12, including MG-1655, accumulate methyl-alpha-D-glucopyranoside via the phosphoenolpyruvate-dependent glucose:phosphotransferase system (IICB(Glc)/IIA(Glc)). High concentrations of intracellular methyl-alpha-D-glucopyranoside 6-phosphate are toxic, and cell growth is prevented. However, transformation of E. coli MG-1655 with a plasmid (pAP1) encoding the gene aglB from Klebsiella pneumoniae resulted in excellent growth of the transformant MG-1655 (pAP1) on the glucose analog. AglB is an unusual NAD+/Mn2+-dependent phospho-alpha-glucosidase that promotes growth of MG-1655 (pAP1) by catalyzing the in vivo hydrolysis of methyl-alpha-D-glucopyranoside 6-phosphate to yield glucose 6-phosphate and methanol. When transformed with plasmid pAP2 encoding the K. pneumoniae genes aglB and aglA (an alpha-glucoside-specific transporter AglA (IICB(Agl))), strain MG-1655 (pAP2) metabolized a variety of other alpha-linked glucosides, including maltitol, isomaltose, and the following five isomers of sucrose: trehalulose alpha(1-->1), turanose alpha(1-->3), maltulose alpha(1-->4), leucrose alpha(1-->5), and palatinose alpha(1-->6). Remarkably, MG-1655 (pAP2) failed to metabolize sucrose alpha(1-->2). The E. coli K12 strain ZSC112L (ptsG::cat manXYZ nagE glk lac) can neither grow on glucose nor transport methyl-alpha-D-glucopyranoside. However, when transformed with pTSGH11 (encoding ptsG) or pAP2, this organism provided membranes that contained either the PtsG or AglA transporters, respectively. In vitro complementation of transporter-specific membranes with purified general phosphotransferase components showed that although PtsG and AglA recognized glucose and methyl-alpha-D-glucopyranoside, only AglA accepted other alpha-D-glucosides as substrates. Complementation experiments also revealed that IIA(Glc) was required for functional activity of both PtsG and AglA transporters. We conclude that AglA, AglB, and IIA(Glc) are necessary and sufficient for growth of E. coli K12 on methyl-alpha-D-glucoside and related alpha-D-glucopyranosides.