mle Acido Lattico CH 2 CH 3 COO-

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1 Acido Lattico 3 L acido lattico nelle forme enantiomeriche D ed L viene prodotto a partire da piruvato per opera dell enzima lattato deidrogenasi (LdhD, LdhL) e in molti batteri lattici la forma L- viene anche prodotta a partire da acido malico per opera dell enzima malolattico (mle). Questo enzima catalizza la reazione chiave della fermentazione malolattica dei vini ed è messa in atto da diverse specie di batteri lattici, principalmente enococcus oeni. In diverse specie batteriche, l acido lattico oltre ad essere uno dei principali prodotti del metabolismo fermentativo anaerobio attraverso la cui formazione si rigenera e si mantiene costante il flusso glicolitico, è anche un costituente dello scheletro della parete cellulare. La fermentazione malolattica mle 2 - acido malico 2 3 acido L- lattico NAD acido ossalacetico acido piruvico 2 enococcus oeni (ex Leuconostoc oenos) Schizosaccharomyces pombe 1

2 Il controllo della fermentazione malolattica e quindi dei batteri coinvolti in questo processo, rappresenta una parte importante dei sistemi tecnologici moderna di produzione del vino. L importanza del processo di conversione dell acido malico in acido lattico operata a livello batterico con sviluppo di 2 può essere più o meno importante in relazione all andamento climatico in cui si è sviluppato ed è maturato il grappolo di uva e in base alla tecnologia di vinificazione. Nelle regioni vinicole climaticamente fredde, la fermentazione malolattica è desiderata al fine di ridurre l acidità eccessiva dovuta all elevato contenuto di acido malico presente nell acino. Di contro, nelle regioni più calde, la fermentazione malolattica può essere richiesta per aumentare la stabilità batterica del vino. Per queste ragioni, è sempre più diffuso l impiego di colture batteriche starter che garantiscono lo sviluppo di questo processo fermentativo. La specie batterica più utilizzata per la preparazione di starter malolattici è enococcus oeni. Una coltura starter per questa tipologia di applicazioni deve avere le seguenti caratteristiche: i) una crescita ragionevolmente veloce in vino; ii) non deve determinare lo sviluppo di aromi indesiderati; iii) deve essere facilmente coltivabile a livello industriale. Mle (l-malate:nad+ carboxy lyase) Il gene che codifica per l enzima malolattico è stato identificato e sequenziato in Lactococcus lactis e in enococcus oeni (più recentemente in Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus acidilactici, P. pentosaceus, Lactobacillus salivarius, L. rhamnosus, L. plantarum, L. fructivorans, L. hilgardii, L. brevis, ma solo a scopo tassonomico). In. oeni il gene mlea codificante per l enzima malolattico ha dimensioni di 1623 bp e codifica per una proteina putativa di 542 aa e Da con un p.i. di Nello stessa regione genica, è stato identificato un secondo gene codificante una proteina di 314 aa (probabilmente una malato permeasi). Mle Il ruolo fisiologico (teoria chemio-osmotica) E stato osservato, che la presenza acido malico nel vino favorisce non solo il manifestarsi della fermentazione malolattica ma anche la crescita di quei batteri responsabili del processo fermentativo. Quindi la trasformazione diretta del malato a lattato risulta essere un processo energeticamente conveniente per la cellula batterica in un ambiente apparentemente inospitale come il vino (p acido e ridotta concentrazione di nutrienti). Il processo metabolico può essere così riassunto: - la cellula incorpora malato - e non malato 2- con conseguente formazione di una differenza di potenziale elettrico di membrana ( φ); - ad alte concentrazioni di malato (> 1mM) il suo ingresso dovrebbe avvenire per diffusione passiva o per trasporto mediato in condizioni di bassa affinità o per simporto con ioni ; - a basse concentrazioni di malato il suo ingresso nella cellula avviene per uniporto. - la conversione del malato a acido lattico e 2 richiede il consumo di e determina una relativa diminuzione del p citoplasmatico. 2

3 - il gradiente di protoni che si viene a formare tra l interno e l esterno della cellula ( p), favoriscono l ingresso di nutrienti (simporto con ) quali amminoacidi (Leu) e zuccheri residui presenti nel vino. L- malato - φ L- malato - L- malato - L- malato - NAD 1 NAD p Leu Leu L- lattico + 2 ATP ADP L- lattico 2 Teoria dello Spill-off di piruvato Per giustificare l effetto stimolante la crescita di enococcus oeni da parte della fermentazione malolattica, è stata ipotizzata una seconda teoria sul ruolo fisiologico di questo processo fermentativo. Alcuni autori hanno osservato che la reazione di conversione del malato a lattato non è strettamente stechiometrica e hanno conseguentemente ipotizzato che parte del piruvato (intermedio metabolico della reazione malolattica) venga sottratto alla reazione e utilizzato nel metabolismo fermentativo avendo un effetto stimolante la crescita. 3

4 L Acido Lattico e la resistenza alla vancomicina S-layer acidi lipoteicoici polisaccaride neutro acidi teicoici parete di peptidoglicano membrana plasmatica (D-lattato) D-Ala:D-Ala ligasi D-Ala:D-Xxx ligasi (D-lattato) D-Ala D-lattato 4

5 Vancomicina VanS is P ATP Asp- VanR ADP P- Asp - VanR + vanr vans van vana vanx vany vanz vanr = regolatore vans = permeasi van = D-2-idrossiacido deidrogenasi vana = D-Ala:D-Xxx ligasi vanx = D,D-dipeptidasi vany = D,D-carbossipeptidasi vanz =?? In Enterococcus faecium e E. faecalis i geni che conferiscono la resistenza alla vancomicina sono posizionati all interno di trasposoni localizzati a livello plasmidico o a livello cromosomale. Per questa ragione la resistenza alla vancomicina può essere trasferita (coniugazione) da ceppi Van R a ceppi Van S. Per molte altre specie di batteri lattici tra le quali Lactobacillus casei, L. rhamnosus, L. curvatus, L. plantarum, L. coryneformis, L. brevis, L. fermentum, Pediococcus pentosaceus, P. acidilactici, Leuconostoc lactis e L. mesenteroides la resistenza alla vancomicina è una caratteristica intrinseca non inducibile e trasferibile e codificata da geni diversi da quelli van di Enterococcus. 5