The effect of soluble saccharides on the activity of key enzymes linked to methyl ketone synthesis in Lactococcus lactis

ABSTRACT

Methyl ketones can be formed by the metabolism of intermediate products of β-oxidation by enzymes. In this article, the effect of soluble saccharides on the activity of key enzymes involved in methyl ketone synthesis in L. lactis was studied by detecting the relationship between soluble saccharides and enzyme activity. The results showed that glucose, fructose, sucrose, lactose and galactose could promote the growth of L. lactis. Glucose induced the activity of enoyl-coenzyme A (CoA) hydratase but inhibited the activity of β-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase. Fructose induced the activities of acyl-CoA dehydrogenase and enoyl-CoA hydratase while maintaining the activity of β-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase. Sucrose induced the activities of enoyl-CoA hydratase and β-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase and maintained the activity of thiolase. Lactose also induced enoyl-CoA hydratase activity. Galactose induced enoyl-CoA hydratase activity and maintained thiolase activity. Glucose, lactose, fructose and galactose induced thioesterase activity. The data showed fructose and lactose could inhibit thiolase activity and induce thioesterase activity, which would be beneficial to methyl ketone synthesis, so fructose and lactose were the best soluble saccharides, followed by galactose, glucose and sucrose. A positive and significant correlation was found between thioesterase activity and enoyl-CoA hydratase activity (p < 0.01). In summary, the β-oxidation system of L. lactis is related to sugar metabolism.

RESUMEN

Las metil cetonas pueden ser formadas por la acción de enzimas en el metabolismo de productos intermedios resultantes de la β-oxidación. El presente estudio examinó el efecto que provocan los sacáridos solubles en la actividad de enzimas clave involucradas en la síntesis de metil cetona en L. lactis, a fin de determinar la relación entre la presencia de sacáridos solubles y la actividad enzimática. Los resultados mostraron que tanto la glucosa, como la fructosa, sacarosa, lactosa y galactosa pueden promover el crecimiento de L. lactis. La glucosa induce la actividad de la enoil-CoA hidratasa pero inhibe la actividad de la β-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa. La fructosa estimula las actividades de la acil-CoA deshidrogenasa y la enoil-CoA hidratasa, y mantiene la actividad de la β-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa. La sacarosa acelera las actividades de la enoil-CoA hidratasa y la β-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa y mantiene la actividad de la tiolasa. La lactosa también induce la actividad de la enoil-CoA hidratasa. La galactosa estimula la actividad de la enoil-CoA hidratasa y mantiene la actividad de la tiolasa. La glucosa, lactosa, fructosa y galactosa aceleran la actividad de la tioesterasa. Los datos demuestran que la fructosa y la lactosa pueden inhibir la actividad de la tiolasa e inducir la actividad de la tioesterasa, lo cual puede favorecer la síntesis de metil cetona. Por lo tanto, la fructosa y la lactosa fueron los mejores sacáridos solubles, seguidos por la galactosa, glucosa y sacarosa. Asimismo, se constató la existencia de una correlación positiva y significativa entre la actividad de la tioesterasa y la enoil-CoA hidratasa (p<0.01). Por lo que se concluye que el sistema de β-oxidación de L. lactis se encuentra relacionado con el metabolismo del azúcar.

KEYWORDS:

• Soluble saccharides
• enzymes
• methyl ketone synthesis
• β-oxidation
• L. lactis

PALABRAS CLAVE:

• Sacáridos solubles
• enzimas
• síntesis de metil cetona
• β-oxidación
• L. lactis

Acknowledgments

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China [No. 31401513], the Postdoctoral Research Fund of Heilongjiang Province [No. LBH-Z15021] and ‘‘Young Talents’’ Project of Northeast Agricultural University [No. 14QC41].

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China [No. 31401513], the Postdoctoral Research Fund of Heilongjiang Province [No. LBH-Z15021] and ‘‘Young Talents’’ Project of Northeast Agricultural University [No. 14QC41].