Publications

Confocal Laser Microscopy
see Microscopy: Confocal Laser Scanning Microscopy
Corynebacterium glutamicum
V Gopinath and KM Nampoothiri,
CSIR-National Institute for Interdisciplinary Science and Technology (NIIST),
Trivandrum, India
Ó 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
History
The history of Corynebacterium as an amino acid producer
started
when
Kinoshita
isolated
Micrococcus
glutamicus
(
Kinoshita et al., 1957
;
Nakayama et al., 1961
;
Udaka, 1960
).
It is a soil-dwelling Gram-positive, facultatively anaerobic,
and non-spore-forming bacterium that was renamed later as
Corynebacterium glutamicum and is capable of secreting signi
fi-
cant quantity of amino acids such as
L
-glutamate,
L
-lysine,
L
-arginine,
L
-histidine,
L
-valine, and so forth (
Eggeling and
Sahm, 1999
;
Ikeda and Nakagawa, 2003
;
Kimura, 2003
). Wild-
type cultures produced up to 10 g l

1
glutamic acid and the
yields were quickly improved by metabolic (genetic manipu-
lations) as well as advanced process engineering. Because of the
high industrial importance of these amino acids as food
flavor
enhancers and food additives, Corynebacterium glutamicum is
considered to be one of the leading industrial microbes. The
remarkable discovery of Ikeda in 1908
– that the unique
flavor of the sea weeds ‘kon-bu’ is due to monosodium gluta-
mate (MSG)
– essentially laid the foundation for the search
of microbial amino acid production, and it
flourished to
a big industry with an annual production of more than
1 000 000 tons of MSG.
Taxonomy
Chemotaxonomic studies based on cell wall composition and
lipid pro
file analysis suggested that the genera Corynebacterium,
Mycobacterium, Nocardia, and Rhodococcus are closely related to
each other and can be considered as the
‘CMN (Corynebacterium–
Mycobacterium
–Nocardia) group’ (
Barksdale, 1970
). In one clas-
si
fication, it was suggested to join these genera in the family of
Mycobacteriaceae (
Jones and Collins, 1986
). In a different clas-
si
fication scheme, the mycolate-containing cell wall chemotype
IV actinomycetes were combined in the family Nocardiaceae,
and the genera Corynebacterium and Mycobacterium were treated
separately (
Goodfellow, 1992
). Owing to the advanced molec-
ular systematic approaches of sequence comparison (such as 16
SrDNA), it is now obvious that the CMN group includes the
genera Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia, Rhodococcus,
Dietzia, Gordonia, Skermania, Tsukamurella, and Williamsia, and
the mycolate-less Turicella forms a robust monophyletic taxon
(
Chun et al., 1997
;
Kampfer et al., 1999
).
The hierarchy leading to the genus Corynebacterium is like
the class Actinobacteria, subclass Actinobacteridae, order Acti-
nomycetales, suborder Corynebacterineae, and family Cor-
ynebacteriaceae. This genus is differentiated into more species
than
many
other
genera.
The
glutamate-producing
C. glutamicum, isolated by
Kinoshita et al. and coworkers
(1957)
, initially was known as M. glutamicus, and later
a number of different names were given to various isolates (e.g.,
Brevibacterium
flavum, Brevibacterium lactofermentum, Brevibacte-
rium divaricatum, and Corynebacterium lilium).
Liebl et al. (1991)
showed by modern taxonomic classi
fication methods that
these species all belong to the species C. glutamicum (ATCC
13032, DSM 20300, and NCIB 10025).
The signi
ficant role of the cell wall chemistry and lipid
composition played an important role in framing acceptable
classi
fication concepts for corynebacteria and related genera.
The presence of mycolic acids in the outer membrane-like
structure of the cell envelopes of most species of Corynebacterium
and related genera underscores the relevance of these lipids as
chemotaxonomic markers for classi
fication purposes. The cell
wall of corynebacteria contains an arabinogalactan poly-
saccharide, which is esteri
fied partially by mycolic acids,
is linked covalently linked to the A1g-type (
Schleifer and
Kandler, 1972
), and is cross-linked directly to peptidoglycan
(
Figure 1
). The cell wall also contains signi
ficant amounts of
mannose and glucose. Additionally, high
– and low–molecular
mass glucan, arabinomannan, lipoglycans, and a protein surface
layer are present in the cell walls of corynebacteria (
Gibson
et al., 2003
;
Puech et al., 2001
). In addition, the cell walls of this
genus and related ones contain a hydrophobic layer that has
been shown to play an important role in drug and substrate
permeability (
Nikaido et al., 1993
;
Puech et al., 2000
).
Collins and Cummins (1986)
described the salient features
of the genus Corynebacterium as follows: Gram-positive; non-
sporulating; nonmotile; not acid-fast; and straight or slightly
curved rods, ovals, or clubs; a
‘coryne-form’ (club shape) often is
observed and generally exhibit a typical V-shaped arrangement
of cells (
Figure 2
); facultatively anaerobic to aerobic; catalase-
positive; peptidoglycan directly cross-linked to the arabinoga-
lactan; arabinose and galactose as major cell wall sugars; and the
presence of corynomycolic acids (short-chain a-substituted-
b-hydroxy acids with 22–36 carbon atoms). The percentage of
G
þC content for most of the species is between 51 and 68 mol.
This suborder of the Actinobacteria also lacks actin like
504
Encyclopedia of Food Microbiology, Volume 1
http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-384730-0.00076-8
Encyclopedia of Food Microbiology, Second Edition, 2014, 504–517

tải về 1 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: