Caractérisation du plasmide et du gène codant la glutamate déshydrogénase chez Lactococcus lactis et leurs rôles dans la conversion des acides aminés en composés d'arôme

Caracterization of the plasmid and gene encoding glutamate dehydrogenase in Lactococcus lactis and their role in amino acid conversion to aroma compounds

• Auteur / Autrice : Catherine Tanous
• Direction : Véronique Monnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Sciences alimentaires
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Catabolisme des acides aminés

Alpha-cétoglutarate

Fromage

Résumé

Le catabolisme des acides aminés (AAs) par les bactéries lactiques (BL) est un processus majeur pour la formation d'arôme dans les fromages. Ce catabolisme est généralement limité par la faible production d'a-cétoglutarate (a-KG) nécessaire à sa première étape. Une meilleure connaissance des voies enzymatiques produisant ce facteur pourrait permettre la sélection de souches aromatiques. Après avoir exploré les voies de production d'a-KG chez L. Lactis, nous nous sommes focalisés sur la glutamate déshydrogènase (GDH), qui catalyse la désamination du glutamate en a-KG. Nous avons : 1/recherché l'activité GDH dans plusieurs souches de L. Lactis, 2/ isolé et caractérisé le gène gdh d'une souche GDH positive, 3/ étudié l'impact de cette activité sur la conversion des AAs en utilisant un mutant négatif et une souche sur exprimant le gène. Enfin, ce gène étant localisé sur un plasmide, nous avons séquencé ce plasmide, et étudié l'impact de son transfert dans une souche GDH négative, sur le catabolisme des AAs. Chez L. Lactis, un seul gène codant une GDH de classe I, est responsable de l'activité GDH détectée exclusivement dans des souches non laitières. Ce gène, localisé dans un transposon '' vestige '' Tn3, contenant également des gènes fonctionnels de résistance au cadmium, est porté par un plasmide de 68 kb (pGdh442) qui peut être naturellement transféré à d'autres souches de L. Lactis en utilisant le cadmium comme marqueur de sélection. L'impact positif de l'activité GDH sur l'intensité du catabolisme des AAs, et la capacité des souches à dégrader les AAs après le transfert du pGdh442, apportent de nouvelles perspectives pour construire des souches aromatiques naturelles.

Amino acid (AA) catabolism by lactic acid bacteria (LAB) is a major process for flavour formation in cheese. Generally, the catabolism is limited by a low production of a-ketoglutarate (a-KG), which is essential for its first step. A better knowledge of the a-KG formation pathways and the of the LAB diversity could lead to the selection of flavour-producing strains. From different a-KG production pathways explored in L. Lactis, we focused on the glutamate dehydrogenase (GDH) pathway that catalyses glutamate deamination to a-KG : 1/ we searched for GDH activities in many L. Lactis strains isolated from different environments, 2/ we isolated and characterized gdh gene in GDH positive strain, 3/ we evaluated the impact of this activity on AA catabolism by using a negative mutant and a gdh overexpressing strain. Finally, since this gene was carried by a plasmid, we sequenced this plasmid and evaluated the impact of its transfer in GDH negative strains on AA catabolism. Only one gene encoding GDH of the family I, is responsible for GDH activity detected in non-dairy L. Lactis strains. This gene is part of a remnant transposon also containing functional genes encoding cadmium resistance and is located on a large plasmid of 68 kb (pGdh442). This plasmid can be naturally transferred to other L. Lactis strains by using cadmium resistance as selectable marker. The facts that the level of GDH activity is directly related to the level of AA catabolism and that the strains in which pGdh442 was transferred are capable of degrading AA, provide new prospects to construct natural strains with various and enhanced aromatic properties.