Zusammenfassung
Es wurde der Einfluß von Penicillin auf die Konzentrationen der freien Nucleotide in Proteus mirabilis D52 und in dessen instabiler L-Phase untersucht. Zellextrakte wurden an Dowex-1 chromatographiert und ein Teil der dabei isolierten Nucleotide charakterisiert.
-
1.
Mit der durch Penicillin verursachten Umwandlung stäbchenförmiger Proteus-Bakterien in Sphäroplasten ist keine Anreicherung UDP-aktivierter Mucopolymervorstufen verbunden. Lediglich die Konzentration von UMP nimmt dabei stark ab.
-
2.
Sowohl in Proteus D 52 als auch in penicillininduzierten Sphäroplasten von Proteus D 52 konnten geringe Mengen von UDP-aktivierten Mucopolymervorstufen nachgewiesen werden; ihre Konzentration ist in Sphäroplasten nicht höher als in stäbchenförmigen Zellen von Proteus D 52.
-
3.
Die instabile, mucopolymerhaltige L-Phase I Ca von P. mirabilis D 52 weist gegenüber Proleus D 52 und penicillininduzierten Sphäroplasten von Proteus D 52 einen vielfach höheren Gehalt an Cytidinnucleotiden auf. Der Gehalt an Mucopolymervorstufen ist praktisch gleich.
Es wird daher angenommen, daß Penicillin die morphologischen Änderungen, z. B. die Bildung von Sphäroplasten und instabilen l-Formen von P. mirabilis nicht durch die Hemmung der Polymerisation UDP-aktivierter Vorstufen verursacht, sondern durch die Hemmung späterer Schritte der Zellwandsynthese wie z. B. die Verbindung des Mucopolymers mit Lipoprotein.
Summary
The influence of penicillin on the concentration of nucleotide-activated mucopolymer precursors was studied in Proteus mirabilis and in its unstable L-form. Cell extracts were chromatographed on Dowex-1, and some of the nucleotides were characterized.
-
1.
During the penicillin-induced transition of cells of P. mirabilis to spheroplasts no accumulation of UDP-activated mucopolymer precursors was observed. Only the concentration of UMP decreases during the formation of spheroplasts.
-
2.
In P. mirabilis and in its spheroplasts small amounts of mucopolymer precursors were detected their concentration being not higher in spheroplasts than in rod-shaped cells of P. mirabilis.
-
3.
The unstable, mucopolymer-containing L-form I Ca, derived from P. mirabilis by use of penicillin, contains approximately the same amount of mucopolymer precursors as rod-shaped cells of P. mirabilis. The concentration of cytidine nucleotides was many times higher in the L-form than in P. mirabilis.
Literatur
Abraham, E. P.: The antibiotics. In: Comprehensive Biochemistry, Vol. 11, p. 181 to 224, ed. M. Florkin, and E. H. Stotz Amsterdam: Elsevier Publishing Co. 1963.
Abrams, R. Y.: A method for the cultivation of l-forms in liquid media. J. Bact. 70, 251 (1955).
Anwar, R. A., C. Roy, and R. W. Watson: Isolation and structure of uridine nucleotide-peptides from Aerobacter cloacae NRC 492. Canad. J. Biochem. 41, 1065–1072 (1963).
Boivin, A., J. Mesrobeanu et L. Mesrobeanu: Technique pour la preparation des polysaccharides microbiens spécifiques. C. R. Acad. Sci. (Paris) 113, 490–492 (1933).
Brenner, S., F. A., Dark, P. Gerhardt, M. H. Jeynes, O. Kandler, E. Kellenberger, E. Klieneberger-Nobel, K. McQuillen, M. Rubio-Huertos, M. R. J. Salton, R. E. Strange, J. Tomcsik, and C. Weibull: Bacterial protoplasts. Nature (Lond.) 181, 1713–1715 (1958).
Caputto, R., L. F. Leloir, C. E. Cardini, and A. C. Paladini: Isolation of the coenzyme of the galactose phosphate-glucose phosphate transformation. J. biol. Chem. 184, 333–350 (1950).
Comb, D. G., W. Chin, and S. Roseman: Uridine nucleotides containing α, s-diaminopimelic acid from Escherichia coli. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 46, 394–397 (1961).
Cummins, C. S., and H. Harris: The chemical composition of cell wall in some Gram-positive bacteria and its possible value as a taxonomic character. J. gen. Microbiol. 14, 583–600 (1956).
Dienes, L.: The development of Proteus cultures in the presence of penicillin. J. Bact. 57, 529–546 (1949).
— and H. J. Weinberger: The l forms of bacteria. Bact. Rev. 15, 245–288 (1951).
Hahn, F. E., and J. Ciak: Penicillin-induced lysis of Escherichia coli. Science 125, 119–120 (1957).
Hais, J. M., u. K. Macek: Handbuch der Papierchromatographie. Jena: G. Fischer 1958.
Hannig, K.: Erfahrungen mit der quantitativen Aminosäurebestimmung an Ionenaustauschersäulen und automatischer Registrierung der Ergebnisse. Clin. chim. Acta 4, 51–57 (1959).
Hurlbert, R. B., H. Schmitz, A. F. Brumm, and V. R. Potter: Nucleotide metabolism. II. Chromatographic separation of acid-soluble nucleotides. J. biol. Chem. 209, 23–29 (1954).
Ito, E., and J. L. Strominger: Enzymatic synthesis of the peptide in bacterial uridine nucleotides I. Enzymatic addition of l-Alanine, d-Glutamic acid and l-Lysine. J. biol. Chem. 237, 2689–2695 (1962a).
——: Enzymatic synthesis of the peptide in bacterial uridine nucleotides II. Enzymatic synthesis and addition of d-Alanyl-d-Alanine. J. biol. Chem. 237, 2696–2703 (1962b).
Kandler, O., u. G. Kandler: Trennung und Charakterisierung verschiedener L-Phasen-Typen von Proteus vulgaris. Z. Naturforsch. 11b, 252–259 (1956).
—, u. C. Zehender: Über das Vorkommen von α,ɛ-Diaminopimelinsäure bei verschiedenen L-Phasentypen von Proteus vulgaris und bei pleuropneumonieähnlichen Organismen. Z. Naturforsch. 12b, 725–728 (1957).
—, and C. Zehender: Cell wall composition in bacterial and L forms of Proteus vulgaris. Nature (Lond.) 181, 572–573 (1958a).
———: Eine einfache Methode zur Isolierung der “Membran-Grundsubstanz” grampositiver und gramnegativer Bakterien. Arch. Mikrobiol. 30, 355–362 (1958b).
—, u. G. Kandler: Die L-Phase der Bakterien. Ergebn. Mikrobiol. 33, 97–127 (1960).
Landman O. E., R. A. Altenbern, and H. S. Ginoza: Quantitative conversion of cells and protoplasts of Proteus mirabilis and Escherichia coli to the L-form. J. Bact. 75, 567–576 (1958).
Lark, C., and K. G. Lark: The effects of d-amino acids on Alcaligenes faecalis. Canad. J. Microbiol. 5, 369–379 (1959).
Lederberc, J.: Bacterial protoplasts induced by penicillin. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.) 42, 574–577 (1956).
—, and J. St. Clair: Protoplast and L-type growth of Escherichia coli. J. Bact. 75, 143–160 (1958).
Leutgeb, W., H. Pelzer, u. U. Schwarz: Struktur und Stoffwechsel von E. coli-Stützmembranen. Zbl. Bakt., I. Abt. Orig. 191, 400–408 (1963).
Liebermeister, K., u. E. Kellenberger: Studien zur L-Form der Bakterien. I. Die Umwandlung der bazillären in die globuläre Zellform bei Proteus unter Einfluß von Penicillin. Z. Naturforsch. 11b, 200–206 (1956).
Martin, H. H.: Composition of the mucopolymer in cell walls of the unstable and stable L-form of Proteus mirabilis. J. gen. Microbiol. 34, 195–202 (1964).
Mayer, R. M., and V. Ginsburg: Isolation of cytidine 5′-phosphate paratose from Salmonella paratyphi A. Biochem. biophys. Res. Commun. 15, 334–337 (1964).
Meadow, P. M., J. S. Anderson, and J. L. Strominger: Enzymatic polymerization of UDP-acetylmuramyl-(l)-ala-(d)-glu-(l)-lys-(d)-ala-(d)-ala and UDP-acetylglucosamine by a particulate enzyme from Staphylococcus aureus and its inhibition by antibiotics. Biochem. biophys. Res. Commun. 14, 382–387 (1964).
Morgan, W. T. J., and L. A. Elson: A colorimetric method for the determination of n-acetylglucosamine and n-acetylchondrosamine. Biochem. J. 28, 988–995 (1934).
Morrison, H. T., and C. Weibull: The occurrence of cell wall constituents in stable Proteus L forms. Acta path. microbiol. scand. 55, 475–482 (1962).
Nikaido, H., and K. Jokura: Isolation of cytidine diphosphate 3,6-dideoxyhexoses from Salmonella. Biochem. biophys. Res. Commun. 6, 304–309 (1961).
Okabayashi, T.: Occurrence of nucleotides in culture fluids of microorganisms. III. Nucleotide excretion by Brevibacterium liquefaciens sp. n. with special reference to uridine diphospho-n-acetylglucosamine compounds. J. Bact. 84, 1–8 (1962).
Okuda, S., N. Suzuki, and S. Suzuki: Occurrence of CDP-sugar compounds in Azotobacter vinelandii. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 82, 436–438 (1964).
Park, J. T., and M. J. Johnson: Accumulation of labile phosphate in Staphylococcus aureus grown in the presence of penicillin. J. biol. Chem. 179, 585–592 (1949).
Park, J. T., and M. J. Johnson: Uridine-5′-pyrophosphate derivatives. I. Isolation from Staphylococcus aureus. J. biol. Chem. 194, 877–884 (1952).
—: Uridine-5′-pyrophosphate derivatives. II. Astructure common to three derivatives. J. biol. Chem. 194, 885–895 (1952).
—: III. Amino acid-containing derivatives. J. biol. Chem. 194, 897–904 (1952).
—, and J. L. Strominger: Mode of action of penicillin. Science 125, 99–101 (1957).
Pease, Ph.: The electronmicroscopy of L-forms induced by penicillin in Proteus vulgaris. J. gen. Microbiol. 17, 64–67 (1957).
Perkins, H. R.: Chemical structure and biosynthesis of bacterial cell walls. Bact. Rev. 27, 18–55 (1963).
Pontis, N. G., E. Cabib, and L. F. Leloir: An improved method for the isolation of some nucleoside diphosphate sugars from yeast. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 26, 146–150 (1957).
Reissig, J. L., J. L. Strominger, and L. F. Leloir: A modified colorimetric method for the estimation of n-acetyl-amino sugars. J. biol. Chem. 217, 959–966 (1955).
Schmidt, W. H., and A. J. Moyer: Penicillin. I. Methods of assay. J. Bact. 47, 199–210 (1944).
Spackman, D. H., W. H. Stein, and S. Moore: Automatic recording apparatus for use in chromatography of amino acids. Analyt. Chem. 30, 1190–1205 (1958).
Stempen, H.: Demonstration of a cell wall in the large bodies of Proteus vulgaris. J. Bact. 70, 177–181 (1955).
Strominger, J. L.: Microbiol. uridine-5′-pyrophosphate n-acetyl-amino sugar compounds. I. Biology of the penicillin-induced accumulation. J. biol. Chem. 224, 509–523 (1957).
—: The amino acid sequence in the uridine nucleotidepeptide from Staphylococcus aureus. C. R. Lab. Carlsberg 31, 181–182 (1959b).
—: Accumulation of uridine and cytidine nucleotides in Staphylococcus aureus inhibited by gentian violet. J. biol. Chem. 234, 1520–1524 (1959e).
—: Biosynthesis of bacterial cell walls. In: The Bacteria, Vol. III, p. 413–470. Hrsg. von I. C. Gunsalus und Y. Stanier. New York u. London: Academic Press 1962.
—, and R. E. Thompson: Composition of the cell wall of Staphylococcus aureus: its relation to the mechanism of action of penicillin. J. biol. Chem. 234, 3263–3268 (1959c).
—, and R. H. Threnn: Isolation from E. coli of a uridine nucleotide containing diaminopimelic acid. Fed. Proc. 18, 334 (1959d).
—, and R. H. Threnn: The optical configuration of the alanine residues in a uridine nucleotide and in the cell wall of Staphylococcus aureus. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 33, 280–281 (1959a).
Taubeneck, U.: Über Plasmolyseversuche mit penicillininduzierten Umbildungsformen von Proteus vulgaris. Zbl. Bakt., I. Abt. Orig. 163, 477–483 (1955).
—: Die Penicillininaktiverung durch Proteus-Arten. Zbl. Bakt., I. Abt. Orig. 167, 345–346 (1956a).
—: Über die Inaktivierung von Penicillin durch Proteus vulgaris. Arch. Mikrobiol. 24, 423–436 (1956b).
—: Untersuchungen über die L-Phase von Proteus mirabilis mit Hilfe von Bakteriophagen. Biol. Zbl. 77, 663–673 (1958b).
—: Die Phagenresistenz der stabilen L-form von Proteus mirabilis. Z. Naturforsch. 16b, 849 (1961).
—, u. H. Böhme: Der Einfluß von Bakteriophagen auf die L-Phase. Z. Naturforsch. 13b, 471–472 (1958a).
Tulasne, R., R. Minck, A. Kirn et J. Krembel: Délimination de la notion des formes l des bactéries: protoplastes, sphéroplastes et formes L. Ann. Inst. Pasteur 99, 859–874 (1960).
Weibull, C.: The isolation of protoplasts from Bacillus megaterium by controlled treatment with lysozyme.
—: Bacterial protoplasts. Ann. Rev. Microbiol. 12, 1–26 (1958a).
—: Chemical analysis elucidating the structure of bacterial L forms. Acta path. microbiol. scand. 42, 324 (1958b).
Weidel, W., H. Frank, and H. H. Martin: The rigid layer of the cell wall of Escherichia coli strain B. J. gen. Microbiol. 22, 158–166 (1960).
—, u. J. Primosigh: Die gemeinsame Wurzel der Lyse von Escherichia coli durch Penicillin oder durch Phagen. Z. Naturforsch. 12b, 421–427 (1957).
Westphal, O., u. O. Lüderitz: Chemische Erforschung von Lipopolysacchariden gramnegativer Bakterien. Angew. Chem. 66, 407–417 (1954).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Plapp, R., Kandler, O. Zur Wirkungsweise zellwandhemmender Antibiotica bei gramnegativen Bakterien. Archiv. Mikrobiol. 50, 171–193 (1965). https://doi.org/10.1007/BF00409127
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00409127