Lait 75 (1995) 379-389
DOI: 10.1051/lait:19954-528

Cobalt binding by Propionibacterium arabinosum

Z. Schneider^a, K. Trojanowska^b, B. Jaszewski^b and T. Nowak<sup>c

a</sup>  Department of Biochemistry and Biotechnology
^b  Department of Food Microbiology, University of Agriculture, 60-637 Poznan, Poland
^c  Department of Chemistry and Biochemistry, University of Notre Dame, Notre Dame, 46556 Indiana, USA

Abstract - Cobalt occurs in nature usually at very low concentrations and is accompanied by much higher concentrations of various metals. In order to acquire cobalt under such unfavorable conditions, living systems evolved effective uptake mechanisms based on high affinity to cobalt and distinguish-ing this element from among the others. Taking Propionibacterium arabinosum as the bacterial model, which is known for its cobalt requirement, the performance of microorganisms has been examined in this regard. By using radiolabeled cobalt and a filter technique, the uptake capability of these bacteria at the stage of cobalt binding has been characterized in terms of binding capacity, and dissociation and equilibrium constants. Monovalent and divalent ions inhibit cobalt binding to bacteria. Divalent metal ions showed a competitive mode of inhibition, and the inhibitory constants for some of the toxic and bio-logically important divalent metal ions were determined. The chelating agent EDTA diminishes cobalt binding to bacteria already at concentration 10^-5 µmol / l. Bacteria exposed to thermal shock at 60°C increased several fold cobalt-binding capacity.

Résumé - Liaison du cobalt par Propionibacterium arabinosum
Le cobalt se trouve dans la nature habituellement à de très faibles concentrations, et ce parmi des concentrations beaucoup plus élevées d'autres métaux. Pour acquérir le cobalt dans des conditions aussi défavorables, les êtres vivants développent des mécanismes d'acquisition efficaces basés sur une affinité élevée pour le cobalt et distinguant cet élément parmi les autres. En prenant Propionibacterium arabinosum comme modèle bactérien, la performance des microorganismes dans ce domaine a été examinée. À l'aide de cobalt marqué radioactivement et d'une technique de filtration, la capacité d'acquisition du cobalt par liaison de ces bactéries a été caractérisée en termes de capacité de liaison et de constantes de dissociation et d'équilibre. Les ions monovalents et divalents inhibent la liaison du cobalt à la bactérie. Les ions métalliques divalents montraient un mode d'inhibition compétitif, et les constantes d'inhibition pour certains des ions métalliques divalents importants sur le plan toxique et biologique ont été déterminées. L'agent chélatant EDTA diminue la liaison du cobalt à la bactérie dès la concentration molaire de 10-⁵. La bactérie exposée à un choc thermique de 60°C augmentait de plusieurs fois sa capacité de liaison du cobalt.

Key words: cobalt uptake / B₁₂ biosynthesis / propionibacteria / cobalt-binding assay

Mots clés : acquisition du cobalt / biosynthèse de vitamine B₁₂ / bactérie propionique / liaison du cobalt