Bêta-galactosidases et phospho-bêta-galactosidases de Streptococcus thermophilus

Abstract - β-galactosidases and phospho-β-galactosidases of Streptococcus thermophilus
The β-galactosidases and phospho-β-galactosidases of 10 Streptococcus thermophilus strains have been studied by comparing some of their properties; measurements were performed using crude soluble extracts.
Optimal growth temperature in M 17 medium varied from 49 to 53° C depending upon the strains. The strains can be divided into 3 groups according to the specific activities of β-gal and P-β-gal. The ONPG and ONPG-6-P hydrolysis activities were always present, and equally strong for each strain. The hydrolysis activities of lactose were similar for 8 strains; one strain was particularly active and one not very active. The optimal active temperatures (ONPG) went from 49 to 53° C but were not related to the optimal growth temperature in M 17 medium. Optimal pH measurements were between 8 and 9 in Tris buffer and between 7,3 and 7,8 in Na-phosphate buffer. Phosphate ions inhibited the β-gal but not the P-β-gal. The β-gal and P-β-gal for a same strain were identically heat resistant, however that varied with the strains. These enzymes were stable at 4° C and were not stabilised by ammonium sulphate. The two activities were enhanced by β-mercaptoethanol.
The affinity of β-gal for ONPG varied slightly with the strains (K_M values were in between 0.15 mM and 0.38 mM). An excess of ONPG but not of lactose inhibited the β-gal. The affinity for lactose was lower than that for ONPG (22 mM). The lactose behaved like a competitive inhibitor in regard to ONPG and to ONPG-6-P. However the action of galactose on the hydrolysis kinetic was very moderate, sometimes activating. The P-β-gal affinity for ONPG-6-P was much lower than that of ONPG for β-gal (K_m = 6,6 mM).
These results are discussed. They seem to confirm the previous hypothesis by which S. thermophilus strains possess at least two isoenzymes which have an affinity with β-galactosides (P-gal type) at the same time with 6-phospho-β-galactosides (P-β-gal type). Their properties lead one to think of a possible oligomeric structure of the enzymes. Moreover their properties are different from those of β-gal and P-β-gal of the mesophilic lactic streptococci (S. lactis and S. cremoris)

Résumé - Les β-galactosidases et phospho-β-galactosidases de 10 souches de Streptococcus thermophilus ont été étudiées en utilisant des extraits bruts solubles.
La température optimale de croissance des souches étudiées dans le milieu M 17 variait de 49 à 53° C selon les souches. Les souches se répartissaient en trois groupes selon les activités spécifiques β-gal et P-β-gal. Toutes les souches hydrolysaient l'ONPG et l'ONPG-6-P de façon semblable. Les activités d'hydrolyse du lactose étaient comparables pour 8 souches ; 1 souche était plus active et 1 très peu active. Les températures optimales d'action (ONPG) allaient de 49 à 53° C, sans correspondre pour autant aux températures optimales de croissance sur le milieu M17. Les pH optimaux se situaient entre 8 et 9 en tampon Tris-HCl et entre 7,3 et 7,8 en tampon phosphate pour la β-gal ; entre 7,7 et 8,1 d'une part et vers 7,6 (sauf 7,2 pour 1 souche) pour la P-β-gal. Les ions phosphate inhibaient la β-gal et non la P-β-gal. Pour chaque souche la β-gal et la P-β-gal avaient une thermorésistance comparable. Ces enzymes n'étaient pas stabilisées par le sulfate d'ammonium (0,85 M) ; elles étaient stables à 4° C et étaient fortement activées par le β-mercapto-éthanol.
L'affinité de la β-gal pour l'ONPG variait légèrement selon les souches (K_m entre 0,15 et 0,38 mM). La β-gal était inhibée par un excès d'ONPG mais non par un excès de lactose, pour lequel elle avait une affinité plus faible (K_m = 22 mM). Le lactose se comportait comme un inhibiteur compétitif vis-à-vis de la β-gal et de la P-β-gal. L'effet du galactose était généralement modéré mais parfois activateur. L'affinité de l'ONPG-6-P pour la P-β-gal était plus faible que celle de l'ONPG pour la β-gal (K_m = 6,6 mM).
Ces résultats sont discutés. Ils confirment l'hypothèse de la présence chez S. thermophilus d'isoenzymes qui ont à la fois une affinité pour les β-galactosides (type β-gal) et pour les 6-phospho-β-galactosides (type P-β-gal). Les propriétés de ces enzymes confirment par ailleurs l'hypothèse d'une structure oligomérique. Ces propriétés sont enfin différentes de celles des β-gal et des P-β-gal décrites pour les streptocoques mésophiles (S. lactis et S. cremoris)