Charakterystyka Homopolisacharydów

Homopolisacharydy charakteryzują się duża masą cząsteczkową rzędu 105-106 Da oraz różnym stopniem rozgałęzienia. Zbudowane są głównie z monosacharydów, takich jak: D-glukopiranoza i D-fruktofuranoza. Wytwarzane są przez zewnątrz komórkowe glikanosacharazy (ang. glycansucrases), należące do grupy transferaz. W zależności od przenoszonego monosacharydu, dzieli się je na glukosacharazy (glucansucrases)
i fruktosacharazy (fructansucrases). Enzymy te, podczas przenoszenia odpowiedniej cząsteczki monosacharydu, wykorzystują energię zmagazynowaną w wiązaniach glikozydowych sacharozy. Cukier ten stanowi glikozydowy donor glukozy bądź fruktozy (MONSAN I IN., 2001).

Wyodrębniamy cztery podstawowe typy monosacharydów:

• α-D-glukany: dekstrany, alternan, mutan

• β-D-glukany

• fruktany: lewan, inulina

• inne: poligalaktany

Z pośród wymienionych homopolisacharydów, Lactococcus lactis odpowiada za biosyntezę poligalaktanów (GÓRSKA I IN., 2007).

Podział i charakterystyka Heteropolisacharydów

Heteropolisacharydy to liniowe lub rozgałęzione biopolimery, obejmujące od 3 do 8 reszt węglowodanowych. Składają się ze zróżnicowanych, powtarzających się podjednostek monosacharydów, ich pochodnych (N-acetyloglukozoaminy, N-acetlogalaktozoaminy), reszt acetylowych lub glicerynowych. Masa cząsteczkowa heteropolisacharydów mieści się w przedziale 1x104-6x106. Poszczególne monosacharydy HePS są anomerami α lub β w konfiguracji piranozowej lub furanozowej (DE VUYST I DEGEEST, 1999).

Głównymi komponentami chemicznymi większości HePS są: D-galaktoza, L-ramnoza oraz D-glukoza w różnych stosunkach molowych. Wydajność produkcji HePS u Lactococcus lactis subsp. cremoris wynosi 80-600 mg/ L. (CERNING, 1995).

Większość HePS, syntetyzowanych przez Lactococcus lactis, wykazuje podobny skład chemiczny w obrębie gatunku. Polisacharydy te składają się głównie z: D-galaktozy, L-ramnozy i D-glukozy.

Lactococcus lactis subsp. cremoris Ropy 352 produkuje 2 różne HePS o konsystencji lepkiej i śluzowatej. Jeden z nich, o strukturze szeregu podłużnych nici, składa się z glukozy i galaktozy w stosunku molowym 3:2. Drugi natomiast występuje w postaci flokulantu i składa się z glukozy, galaktozy oraz mannozy w stosunku molowym 67:21:12 (KNOSHAUG I IN., 2007).

Z kolei heteropolisacharydy produkowane przez szczep Lactococcus lactis subsp. cremoris SBT 0495 oraz B40, poza podstawowym składem monosacharydów, zawierają dodatkową podjednostkę – pentamer posiadający w swoim składzie resztę fosforanową (VAN CASTERN I IN., 1999).

Ciekawym przykładem są egzopolisacharydy produkowane przez Lactococcus lactis subsp. cremoris LC 330, albowiem szczep ten, wykazuje zdolność syntezy jednocześnie dwóch różnych HePS. Jednego o charakterze obojętnym oraz wysokiej masie cząsteczkowej (>106 Da), zawierający glukozaminę, galaktozę i glukozę połączoną terminalnie z cząsteczką galaktozy. Drugi o charakterze kwaśnym, o mniejszej masie cząsteczkowej (~ 1000 Da), składający się z fosforanu galaktozy, ramnozy, glukozy i glukozaminy w stosunku molowym 6: 5: 4:1 (MARSHALL I IN., 1995).

Geny, które kodują białka i enzymy uczestniczące w biosyntezie EPS zostały podzielone na dwie grupy: geny wymagane do syntezy nukleotydów cukru oraz geny EPS-swoiste, są one fizycznie odseparowane w genomie. Enzymy drugiej grupy są kodowane wyłącznie na plazmidzie. Obecnie najlepiej poznanym plazmidem jest pNZ4000 pochodzący z Lactococcus lactis NIZO B40 o wielkości 42810 pz. Zawiera on cały operon eps, który składa się z 14 genów epsRXABCDEFGHIJKL. Wymienione geny ulegają transkrypcji z jednego policistronowego m-RNA syntetyzowanego pod kontrolą promotora poprzedzającego gen eps R. Ponadto plazmid pNZ4000 jest łatwo przenoszony podczas koniugacji bakterii, co oznacza, iż jest on plazmidem mobilizacyjnym (WALCZAK, 2005). W bezpośrednim sąsiedztwie genów epsR jest obecna sekwencja inercyjna IS982. Fakt ten wskazuj, iż geny mogły zostać przeniesione do plazmidu z chromosomu na zasadzie wspomaganej sekwencją inercyjną rekombinacji transpozycyjne. Specyficzne geny eps są odpowiedzialne za produkcje powtarzających się jednostek prekursorowych, determinacje długości polimeryzowanego łańcucha i eksport EPS po za komórkę. Każdy z genów eps pełni określoną role (VAN KRENENBURG I IN., 1997).