大腸菌によるグルコースとフルクトースの連続的な利用の制御

大腸菌（ATCCI5224; ML308）では、グルコースおよびフルクトースホスホトランスフェラーゼシステム（PTシステム）が構成的ですが、定義された媒体のそれぞれの基質の有酸素成長により、活動はそれぞれ5倍と10倍増加します。混合物では、グルコースが優先的に使用され、フルクトースPTシステムの活動は最小限に抑えられています。しかし、グルコース疲労時には、その定常状態のレベルを覆い、ラグなしでフルクトースで成長が続きます。周期的なアンプはオーバーシュートを防ぎます。グルコースとフルクトースの混合物のタービドスタットとして動作する連続培養物は、成長をサポートするために十分なグルコースが存在する場合、フルクトースを使用しません。より少ないグルコースが利用可能である場合、それはすべて使用され、グルコースの特徴的な成長速度を維持するために十分なフルクトースが同時に代謝されます。両方のPTシステムは、リン酸ヘキソースによって阻害されます。相同基質の存在は、各PTシステムをN-エチルマレイミド（NEM）による不活性化に特異的に感作します。グルコースは、フルクトースのPTシステムをNEMに感作する能力を低下させます。この効果は、グルコースによるフルクトース利用の阻害と類似しており、グルコースがPTシステムのフルクトース特異的部分へのフルクトースのアクセスを否定することを示唆しています。

In Escherichia coli (ATCCI5224; ML308), glucose and fructose phosphotransferase systems (PT-systems) are constitutive but activities are increased five and 10-fold respectively by aerobic growth on their respective substrates in defined media. In mixtures, glucose is used preferentially and the fructose PT-system activity is kept at its minimum; but, on glucose exhaustion, it overshoots its steady-state level and growth continues on fructose without lag. Cyclic AMP prevents overshoot. Continuous cultures operating as turbidostats on mixtures of glucose and fructose do not use fructose if sufficient glucose is present to support growth. If less glucose is available, it is all used and sufficient fructose is metabolized concurrently to maintain the growth rate characteristic of glucose. Both PT-systems are inhibited by hexose phosphates. Presence of homologous substrate specifically sensitizes each PT-system to inactivation by N-ethylmaleimide (NEM). Glucose diminishes the ability of fructose to sensitize its PT-system to NEM. This effect parallels the inhibition of fructose utilization by glucose and suggests that glucose denies fructose access to the fructose-specific part of the PT-system.