Summary
35 mutant strains, unable to utilize uracil as a nitrogen source, were isolated from Hydrogenomonas facilis following treatment with 1-nitroso-3-nitro-1-methylguanidine and enrichment in a penicillin containing medium. One group of these mutants lacked dihydrouracil dehydrogenase and did not utilize thymine, orotic acid and uracil. A second group of mutants had lost the ability to form dehydrouracil hydrase and was unable to utilize uracil, orotic acid, thymine, dihydrouracil and dihydrothymine. The first group of these mutants excreted uracil, the second group dihydrouracil into the medium during growth with cytosine.
The enzymes dihydrouracil dehydrogenase and dihydrouracil hydrase were present in much higher specific enzyme activities in cells grown with cytosine, uracil, thymine or orotic acid than in ammonia grown cells. Dihydroorotic dehydrogenase and dihydroorotase could not be demonstrated in cell-free extracts. These data indicate that both uracil and thymine are utilized as substrates by a non-specific hydrogenase and that both dihydrouracil and dihydrothymine are utilized by a non-specific hydrase. Both these enzymes are induced in presence of uracil, thymine or orotic acid in cells of Hydrogenomonas facilis.
Zusammenfassung
Nach Behandlung mit 1-Nitroso-3-nitro-1-methylguanidin und nach Anreicherung in einem penicillinhaltigen Medium wurden von Hydrogenomonas facilis 35 Mutanten isoliert, die Uracil nicht mehr als N-Quelle zu nutzen vermochten. Eine Gruppe dieser Mutanten bildete keine Dihydrouracil-Dehydrogenase und verwertete Thymin, Orotsäure und Uracil nicht mehr. Eine zweite Gruppe hatte die Fähigkeit verloren, Dihydrouracil-Hydrase zu bilden und konnte Uracil, Orotsäure, Thymin, Dihydrouracil und Dihydrothymin nicht mehr verwerten. Während des Wachstums mit Cytosin wurde durch die erste Gruppe dieser Mutanten Uracil und durch die zweite Gruppe Dihydrouracil in das Nährmedium ausgeschieden.
Die Enzyme Dihydrouracil-Dehydrogenase und Dihydrouracil-Hydrase waren in Zellen, die mit Cytosin, Uracil, Thymin oder Orotsäure angezogen worden waren, mit wesentlich höherer spezifischer Aktivität nachweisbar als in Zellen, die mit Ammoniumchlorid gewachsen waren. Dihydroorotsäure-Dehydrogenase und Dihydroorotsäure-Hydrase waren in den zellfreien Extrakten in keinem Fall nachweisbar. Die Befunde weisen daraufhin, daß Uracil und Thymin bei H. facilis durch eine unspezifische Dehydrogenase und Dihydrouracil und Dihydrothymin durch eine unspezifische Hydrase umgesetzt werden, und daß diese Enzyme in Gegenwart von Uracil, Thymin oder Orotsäure induktiv gebildet werden.
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Literatur
Barret, H. W., Munavalli, S. N., Newmark, P.: Synthetic pyrimidines as inhibitors of uracil and thymine degradation by rat-liver supernatant. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 91, 199–204 (1964).
Campbell, L. L.: Reductive degradation of pyrimidines. III. Purification and properties of dihydrouracil dehydrogenase. J. biol. Chem. 227, 693–700 (1957).
—: Reductive degradation of pyrimidines. IV. Purification and properties of dihydrouracil hydrase. J. biol. Chem. 223, 1236–1240 (1958).
Canellakis, E. S.: Pyrimidine metabolism. I. Enzymatic pathway of uracil and thymine degradation. J. biol. Chem. 221, 315–322 (1956).
DeCicco, B. T., Umbreit, W. W.: Utilization of aromatic amino acids by Hydrogenomonas facilis. J. Bact. 88, 1590–1594 (1964).
Grisolia, S., Cardoso, S. S.: The purification and properties of hydropyrimidine dehydrogenase. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 25, 430–431 (1957).
Hayaishi, O., Kornberg, A.: Metabolism of cytosine, thymine, uracil, and barbituric acid by bacterial enzymes. J. biol. Chem. 197, 717–732 (1952).
Kaltwasser, H., Krämer, J.: Verwertung von Uracil und Cytosin durch Hydrogenomonas facilis und Hydrogenomonas H16. Arch. Mikrobiol. 60, 172–181 (1968).
Krämer, J., Kaltwasser, H.: Pyrimidinverwertung durch Hydrogenomonas facilis. I. Intermediärprodukte und Enzyme des Cytosinabbaues. Arch. Mikrobiol. 68, 227–235 (1969).
Krämer, J., Enzymatische Untersuchungen zur Verwertung N-haltiger Substanzen durch Hydrogenomonas. Diss., Göttingen 1968.
Lederberg, J., Lederberg, E. M.: Replica plating and indirect selection of bacterial mutants. J. Bact. 63, 399–406 (1952).
Liebermann, L., Kornberg, A.: Enzymic synthesis and breakdown of a pyrimidine, orotic acid. I. Dihydroorotic dehydrogenase. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 12, 223–234 (1953).
Reh, M.: Regulation der Synthese von Isoleucin und Valin durch Hydrogenomonas H 16. Diss., Göttingen 1967.
Wallach, D. P., Grisolia, S.: The purification and properties of dihydrouracil hydrase. J. biol. Chem. 226, 277–288 (1957).
Wang, T. P., Lampen, J. O.: Metabolism of pyrimidines by a soil bacterium. J. biol. Chem. 194, 775–783 (1952).
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Krämer, J., Kaltwasser, H. Verwertung von Pyrimidinderivaten durch Hydrogenomonas facilis . Archiv. Mikrobiol. 69, 138–148 (1969). https://doi.org/10.1007/BF00409758
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