Acetatkinase

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Acetatkinase ist ein Schlüsselenzym im Prozess der Essigsäureproduktion und kontrolliert die endgültige Produktion von Essigsäure. Organische Säuren wie Essigsäure und Milchsäure werden als einzige Kohlenstoffquelle für ihren Stoffwechsel verwendet, um zu wachsen. Der erste Schritt im Stoffwechsel von Essigsäure ist die Aktivierung der Essigsäure, die durch das Enzym Acetatkinase AK und die Phosphotransacetylase PTA katalysiert werden muss: katalysiert durch die Acetatkinase AK unter Beteiligung von ATP wird die Essigsäure zu Acetylphosphat phosphoryliert: dann wird Acetylphosphat unter der Katalyse der Phosphotransacetylase PTA zu Acetyl-CoA umgewandelt und tritt in den Zitronensäurezyklus für den Acetatstoffwechsel ein.

Abbildung 1. Proteinstruktur der Acetatkinase.

Einführungen

Acetatkinase ist ein Mitglied der ASKHA (Acetat- und Zuckerkinasen, Hsp70, Aktin) Phosphotransferase-Superfamilie. Sie ist in verschiedenen Organismen weit verbreitet und verantwortlich für die Katalyse der reversiblen Reaktion von Acetylphosphat und ADP zu Essigsäure und ATP. Der Kohlenstoffstoffwechsel und der Energiestoffwechsel des Körpers spielen eine wichtige Rolle. Besonders für niedrigere Prokaryoten, die in anaeroben oder mikroaeroben Umgebungen leben (wie im Pansen von Wiederkäuern, tiefem Gestein), bilden dieses Enzym und die Phosphotransacetylase zusammen den Schlüssel zum Prozess der Essigsäureproduktion durch Organismen. Gleichzeitig kann das Enzym auch andere biologische Reaktionen im Körper über das Zwischenprodukt Acetylphosphat regulieren, was eine entscheidende Rolle im Organismus spielt.

Forschung und Bedeutung

Referenz

1. Grundy FJ.; et al. Regulation des Acetatkinasegens von Bacillus subtilis durch CcpA. J. Bacteriol. 1993, 175 (22): 7348–55.

1. Acetic acid is one of the end products of energy metabolism of most facultative and strictly anaerobic microorganisms. Conversely, acetic acid also has the effect of regulating central metabolism and hydrogen production metabolism. During the operation of the biological hydrogen production reactor, the secretion of a large amount of acetic acid will cause the pH change in the reactor, and the pH change can change the type of fermentation of the microorganisms in the reactor, affect the stability of the reaction, and consequently inhibit the growth of bacteria. Growth reduces H₂ production; and the method of adjusting pH with alkali will increase production costs.
2. In the process of acetic acid production, acetate kinase is the key enzyme, which controls the final production of acetic acid. Therefore, clone the acetate kinase gene and study its physiological and biochemical effects in the metabolic pathway of hydrogen production, so as to provide a basis for optimizing the optimal hydrogen production metabolic process.
3. The enzyme activity regulation of PTA and AK in acetic acid metabolism is similar. Studies have also found that when wild Corynebacterium glutamicum grows on a medium that uses acetic acid (instead of glucose) as a carbon source, the enzyme activities of PTA and AK are significantly increased. This phenomenon is a concrete manifestation of the glucose effect in microbial carbon metabolism, which implies that these enzymes may have negative regulatory effects on the glucose substrate or positive regulatory effects on the acetic acid substrate in the link of gene expression.
4. In addition, when the amrGl gene is deleted or overexpressed, the regulation of PTA and AK enzyme activity has a certain change rule. According to the experimental results, the PTA and AK enzyme activities of the gene-deficient strains were significantly increased when they were grown on the glucose carbon source, and the basic medium containing the two carbon sources of glucose and acetic acid showed a single carbon source medium with acetate. The same enzyme activity. On the contrary, the overexpression strain of amrGl gene has a certain degree of reduction of PTA and AK enzyme activity on glucose medium.