大腸菌におけるプロピオン酸酸化：細菌におけるメチルキトレートサイクルの操作の証拠

大腸菌は、唯一の炭素とエネルギー源としてプロピオン酸塩の最小限の培地で成長しました。当初、4〜7日の遅延位相が観察されました。プロピオン酸に適応した細胞は、成長が始まる1〜2日前にまだ必要でした。（2-13C）、（3-13C）、または（2H3）プロピオン酸プロピオン酸塩をアラニンに組み込むことで、プロピオン酸塩が炭素骨格のランダム化なしにピルビン酸酸化に酸化され、メチル基がメチレン基に一時的に変換された経路が除外された経路を除外したことが明らかになりました。。プロピオン酸栽培細胞の抽出物には、おそらくメチルシトレートに向けて、プロピオニルCoAとオキサロ酢酸との凝縮を触媒する特定の酵素が含まれていました。酵素は精製され、すでに知られているクエン酸シンターゼIIとして同定されました。2Dゲル電気泳動により、アイソクエン酸リアーゼと配列類似性を備えた2番目のプロピオン酸特異的酵素の形成が検出されました。両方の酵素の遺伝子は、非常に最近発見されたSalmonella TyphimuriumのPRPオペロンが非常に高いアイデンティティ（少なくとも76％）の推定オペロンに配置されていました。結果は、大腸菌が酵母から知られているメチルシトレートサイクルを介してプロピオン酸をピルビン酸酸化することを示しています。アスパラギン酸およびグルタミン酸の13Cパターンは、ピルビン酸のアセチルCoAのさらなる酸化と一致しています。オキサロ酢酸は、ホスホエノールピルビン酸のカルボキシル化ではなく、主にグリオキシレートサイクルを介して生成されます。

Escherichia coli grew in a minimal medium on propionate as the sole carbon and energy source. Initially a lag phase of 4-7 days was observed. Cells adapted to propionate still required 1-2 days before growth commenced. Incorporation of (2-13C), (3-13C) or (2H3)propionate into alanine revealed by NMR that propionate was oxidized to pyruvate without randomisation of the carbon skeleton and excluded pathways in which the methyl group was transiently converted to a methylene group. Extracts of propionate-grown cells contained a specific enzyme that catalyses the condensation of propionyl-CoA with oxaloacetate, most probably to methylcitrate. The enzyme was purified and identified as the already-known citrate synthase II. By 2-D gel electrophoresis, the formation of a second propionate-specific enzyme with sequence similarities to isocitrate lyases was detected. The genes of both enzymes were located in a putative operon with high identities (at least 76% on the protein level) with the very recently discovered prp operon from Salmonella typhimurium. The results indicate that E. coli oxidises propionate to pyruvate via the methylcitrate cycle known from yeast. The 13C patterns of aspartate and glutamate are consistent with the further oxidation of pyruvate to acetyl-CoA. Oxaloacetate is predominantly generated via the glyoxylate cycle rather than by carboxylation of phosphoenolpyruvate.