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Caractérisation et étude de l'effet des sources de carbone et d'azote sur la production de nouveaux métabolites secondaires chez Aspergillus ochraceus non producteur de l'ochratoxine A

Awad, Gamal (2005) Caractérisation et étude de l'effet des sources de carbone et d'azote sur la production de nouveaux métabolites secondaires chez Aspergillus ochraceus non producteur de l'ochratoxine A. (Characterization and study of the effect of the sources of carbon and nitrogen on the productions of new secondary metabolites by Aspergillus ochraceus non producer of ochratoxin A.)

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Abstract

Ce travail s'est donné pour objectifs la caractérisation de nouveaux métabolites secondaires ainsi que l'amélioration de la production d'autres composés déjà connus par des mutants d'Aspergillus ochraceus NRRL 3174. En effet, en condition normale, la souche sauvage A. ochraceus NRRL 3174 ne produit qu'un nombre limité de métabolites secondaires. L'induction de la production de nouveaux métabolites a été réalisée par exposition aux UV. Dans ces conditions, 18 mutants (non producteurs d'ochratoxine A) ont été obtenus. Deux mutants importants ont été retenus pour l'étude; A. ochraceus M18, mutant capable de produire environ 8 nouveaux métabolites et A. ochraceus M6, mutant capable de produire des quantités importantes de melleine et de 4-hydroxymélleine (deux herbicides). Dix métabolites ont été séparés et purifiés par chromatographie sur couche mince (CCM) et par HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) chez le mutant A. ochraceus M18 et leurs structures chimiques ont été déterminées par des méthodes spectroscopiques (UV, IR, MS, et 1H /13C RMN). Les données ont révélé que quatre de ces métabolites étaient nouveaux. Il s'agit du 2, 10-dimethyl 4-hydroxy-6-oxo-4-undecen-7-yne (1), du 4-(3-methyl-2- butenyl) oxy 1-phenyl acide acétique (2), du 4-Hydroxy-5,6-diisobutyl-5,6-époxy-pyrone (3) et du 3,13-Dihydro-6-hydroxy-3,13-diethanolo-8,11-diisobutyl-7,12-pyrano-isocoumarine (4), la structure chimique des six autres étaient précédemment connus (l'acide pénicillique, l'acide dihydropénicillique, l'asperlactone, l'isoasperlactone, la melleine et le 4-hydroxymelleine). Trois des quatre nouveaux métabolites (1, 3 et 4) ont montré une forte activité biologique vis-à-vis des bactéries gram + (Bacillus subtilis et Staphylococcus aureus). La production de ces dix métabolites a été étudiée en présence de différentes sources de carbone et d'azote. La production de ces métabolites est variable selon la nature de la source d'azote ou de carbone. Cependant, nous constatons que dans la plupart des cas, l'acide glutamique et la phénylalanine ainsi que les dextrines étaient les meilleures sources d'azote et de carbone pour la production de ces métabolites secondaires. La production de la melleine et de l'hydroxymelleine est plus importante chez le mutant A. ochraceus M6 que chez la souche sauvage. En effet, le rendement peut être multiplié jusqu'à 5 fois. La meilleure source du carbone utilisée pour la production de melleine (709,08 mg/g PS) et de 4-hydroxymelleine (109,4 mg/g PS), était la dextrine de 100 g/l. Des concentrations en excès de dextrines n'affectent pas négativement la production de la melleine alors que, des concentrations en glucose supérieures à 50 g/L affectent négativement cette production. En présence du glucose, la quantité d'acide citrique excrétée est beaucoup plus importante que dans le cas de la dextrine. À des concentrations non excédentaires, la production de la melleine est stimulée en présence d'ion ammonium. ABSTRACT : This work was aimed to investigate the characterization of new secondary metabolites and also the improvement of the production of other known metabolites by mutants of Aspergillus ochraceus NRRL 3174. Under normal condition, the wild-strain A. ochraceus NRRL 3174 produced a limited number of secondary metabolites. The induced production of new metabolites has been achieved by exposure of the wild strain to UV. In these conditions, 18 mutants (non producers of ochratoxin A) have been obtained. The study was focused on the most important mutants; A. ochraceus M18, mutant capable to produce about 8 new metabolites and A. ochraceus M6, mutant capable to produce important quantities of mellein and 4-hydroxymellein (two herbicides). Ten metabolites were separated and purified by TLC and HPLC in the mutant A. ochraceus M18 and their chemical structures were determined by spectroscopic methods (UV, IR, MS, and 1H /13C NMR). The data revealed four of these metabolites were new (2, 10-dimethyl 4-hydroxy-6-oxo-4-undecen-7-yne, 1, 4-(3-methyl-2- butenyl) oxy 1-phenyl acide acétique, 2, 4-Hydroxy-5,6-diisobutyl-5,6-époxy-pyrone, 3 and 3,13-Dihydro-6-hydroxy-3,13-diethanolo-8,11-diisobutyl-7,12-pyrano-isocoumarin, 4) and the others were previously known (penicillic acid, dihydropenicillic acid, asperlactone, isoasperlactone, mellein and 4-Hydroxymellein). Three of the four new secondary metabolites (1, 3 and 4) showed a significant biological activity against gram + bacteria (Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus). The productions of these ten metabolites have been studied in the presence of different sources of carbon and nitrogen. The productions of these metabolites are variables according to the nature of the source of nitrogen or carbon. However, we noticed that in the most cases, glutamic acid and phenylalanine as well as dextrins were the best sources of nitrogen and carbon for the production of these secondary metabolites. The productions of mellein and 4-hydroxymellein are more important in the mutant A. ochraceus M6 than that in the wild strain A. ochraceus NRRL 3174. Indeed, the yield of these compounds can be multiplied until almost 5 times. The best source of carbon used for the productions of mellein (709.08 mg/g DCW) and 4-hydroxymellein (109.4 mg/g DCW) was dextrin with concentration of 100 g/l. Excess concentrations of dextrins don't affect negatively the production of mellein whereas, the presence of concentrations of glucose higher than 50 g/L affect negatively this production. In the presence of glucose, the excreted quantity of citric acid is more important than in the case of dextrins. In the case of non excess concentrations, the production of mellein was stimulated in the presence of ammonium ions

Department:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Lebhrihi, Ahmed
Uncontrolled Keywords:Aspergillus ochraceus - UV mutagenèses - Purification - Séparation - Analyse spectroscopique - Régulation - Sources de carbone et d'azote - Nouveaux métabolites secondaires - Activité biologique. KEYWORDS : Aspergillus ochraceus - UV mutagenesis - Purification - Separation - Spectroscopic analysis - Regulation - Carbon and nitrogen sources - New secondary metabolites - Biological activity
Subjects:Process engineering
Deposited On:22 May 2008

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