Lait 84 (2004) 61-68
DOI: 10.1051/lait:2003033

An essential role for arginine catabolism in the acid tolerance of Lactococcus lactis MG1363

Aurélie Budin-Verneuil^{a, b}, Emmanuelle Maguin^b, Yanick Auffray^a, Stanislav Dusko Ehrlich^b and Vianney Pichereau<sup>a

a</sup>  Laboratoire Microbiologie de l'Environnement, EA 956 - USC INRA, IRBA, Université de Caen, 14032 Caen, France
^b  Unité de Génétique Microbienne, INRA, Domaine de Vilvert, 78352 Jouy-en-Josas Cedex, France

(Published online 13 November 2003)

Abstract
During anaerobic growth, the neutrophilic bacterium Lactococcus lactis produces lactic acid which leads to medium acidification until a pH of about 4.5. L. lactis MG1363 can develop an adaptive response to acidity commonly referred to as acid tolerance response (ATR). ATR dramatically improves the acid tolerance of the strain and can be induced by incubation at pH 5. Using two-dimensional protein electrophoresis, we found that ornithine carbamoyl transferase (ArcB) is induced during the development of ATR in chemically-defined medium. To determine its importance in acid tolerance of L. lactis, the corresponding gene was mutagenized. We showed that the arcB mutant is more sensitive to acidity than the wild-type strain. We also demonstrated that L. lactis displays an arginine-dependent ATR in defined medium. Altogether, our results suggest a crucial role for the arginine deiminase pathway in the acid tolerance of L. lactis MG1363.

Résumé
Rôle essentiel du catabolisme de l'arginine dans la tolérance à l'acidité de Lactococcus lactis MG1363. Pendant la croissance anaérobie, la bactérie neutrophile Lactococcus lactis produit de l'acide lactique, conduisant à l'acidification du milieu à un pH d'environ 4,5. L. lactis MG1363 peut développer une réponse adaptative à l'acidité couramment appelée "acid tolerance response" (ATR). Le développement de l'ATR augmente fortement la tolérance à l'acidité de la souche et peut être induit suite à une incubation des cellules à pH 5. Une analyse protéomique de l'ATR nous a permis de démontrer l'induction de l'ornithine carbamyl transférase (ArcB) en milieu chimiquement défini. Pour déterminer son importance dans la tolérance de L. lactis MG1363 au stress acide, le gène correspondant a été inactivé par recombinaison homologue. Le mutant obtenu est plus sensible à l'acidité que la souche sauvage. Nous avons également démontré que la présence d'arginine accroît la tolérance de L. lactis à l'acidité en milieu défini. Nos résultats suggèrent un rôle crucial de la voie de l'arginine déiminase dans la tolérance de L. lactis MG1363 au stress acide.

Key words: Lactococcus lactis / acid tolerance response / two-dimensional electrophoresis / arginine deiminase

Mots clés : Lactococcus lactis / tolérance à l'acidité / électrophorèse bidimensionnelle / arginine déiminase

Correspondence and reprints: Vianney pichereau pichereau@ibba.unicaen.fr

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