Acetoin Metabolism in Bacteria

Acetoin ist ein wichtiger physiologischer Metabolit, der von vielen Mikroorganismen ausgeschieden wird. Die Ausscheidung von Acetoin, die mit dem Voges-Proskauer-Test diagnostiziert werden kann und als mikrobieller Klassifizierungsmarker dient, hat für diese Mikroben lebenswichtige physiologische Bedeutungen, vor allem die Vermeidung von Säurebildung, die Beteiligung an der Regulierung des NAD/NADH-Verhältnisses und die Speicherung von Kohlenstoff. Am bekannten Anabolismus von Acetoin sind die α-Acetolactat-Synthase und die α-Acetolactat-Decarboxylase beteiligt; über seinen Katabolismus gibt es jedoch immer noch unterschiedliche Ansichten, obwohl ihm viel Aufmerksamkeit geschenkt wurde und große Fortschritte erzielt wurden. Aktuelle Erkenntnisse über die durch das Kataboliten-Kontrollprotein A (CcpA) vermittelte Unterdrückung des Kohlenstoff-Katabolismus könnten ein umfassenderes Verständnis des Kontrollmechanismus in Bakterien ermöglichen. In dieser Übersichtsarbeit werden zunächst die Acetoin-Synthesewege und ihre physiologische Bedeutung und Relevanz untersucht; dann werden die Beziehungen zwischen den beiden gegensätzlichen Acetoin-Spaltungswegen, die Enzyme des Acetoin-Dehydrogenase-Enzymsystems, die wichtigsten Gene, die am Acetoin-Abbau beteiligt sind, und der CcpA-vermittelte Acetoin-Kataboliten-Repressionsweg erörtert; abschließend werden die gentechnischen Fortschritte in Bezug auf Anwendungen diskutiert. Bislang ist dies die erste integrierte Übersicht über den Acetoin-Stoffwechsel in Bakterien, insbesondere im Hinblick auf katabole Aspekte. Die Kenntnis der Erzeugung und Dissimilation von Acetoin in Bakterien wird zu einem besseren Verständnis der mikrobiellen Strategien im Kampf um Ressourcen beitragen, was wiederum der Nutzung dieser Mikroben zugute kommen wird.