Isolation, Purification, and Properties of Neuraminidase from Propionibacterium acnes

Neuraminidase activity was discovered in 32 of 38 strains of Propionibacterium acnes. Enzyme production was studied in yeast extract bouillon of different pH containing various amounts of human milk as neuraminidase inductor.

Enzyme activity was found in the bacterial sediments as well as in the culture filtrates. Since neither ultrasonic treatment nor lysozyme incubation of bacterial sediments did release reasonable amounts of enzyme, culture filtrates were used for enzyme preparation.

Neuraminidase was isolated by 40% ammonium sulfate precipitation, dialysis, concentration and repeated gel chromatography on Sephadex G-100. The enzyme possesses a molecular weight of about 33000 and a pH-optimum around 5.0. The Michaelis constants are 1.8 × 10^-3 M for α2 → 3 linked N-acetylneuraminic acid (NeuAc) in II³NeuAc-Lac, 3.7 × 10^-3 M for the α2 → 6 linkage in II⁶NeuAc-Lac, and 2.1 × 10^-3 M for the α2 → 8 linkage of II³ (← 2αNeuAc8)₂-Lac, respectively.

Among the different groups of naturally occurring NeuAc-containing substrates, i.e. oligosaccharides, glycolipids and glycoproteins, the enzyme exhibits its highest activity towards low molecular weight oligosaccharides. Activity is considerably lower on glycoproteins. Glycolipids (gangliosides) are only little attacked under conditions used in the test. However, there is no remarkable specificity towards one of the different linkage types of N-acetylneuraminic acid. In general, the enzyme reveals a specificity pattern similar to that found in other bacteria of low pathogenicity towards man.

Neuraminidase konnte in 32 von 38 verschiedenen Stämmen von Propionibacterium acnes nachgewiesen werden. Die Syntheseraten wurden in Yeast-Extrakt-Bouillon in Abhängigkeit vom pH-Wert und von als Neuraminidase-Induktor hinzugesetzter Frauenmilch bestimmt.

Enzymaktivitäten fanden sich sowohl in den Bakteriensedimenten, als auch in den Kulturfiltraten. Das Enzym aus dem Bakteriensediment konnte weder durch Ultraschall noch durch Lysozymbehandlung in nennenswerten Mengen freigesetzt werden. Dies gelang jedoch teilweise durch wiederholtes Einfrieren und Auftauen. Die Reinigung erfolgte mittels Ammoniumsulfat-Fällung (40% Sättigung), Dialyse, Konzentrierung und mehrmaliger Gel-Chromatographie an Sephadex. Das Enzym besitzt ein Molekulargewicht von ungefähr 33000 und ein pH-Optimum um 5,0. Die Michaelis-Konstanten (K_m) betragen 1.8 × 10^-3 M für α2 → 3-gebundene N-Acetylneuraminsäure (NeuAc) in II³NeuAc-Lac, 3,7 × 10^-3 M für α2 → 6-gebundene in II⁶NeuAc-Lac und 2,1 × 10^-3 M für die α2 → 8-Bindung in II³ (← 2αNeuAc8)₂-Lac.

Unter den verschiedenen Gruppen natürlich vorkommender NeuAc-haltiger Substrate, speziell Oligosaccharide, Glycolipide und Glycoproteine, werden die niedermolekularen Oligosaccharide am leichtesten gespalten, während Glycoproteine weniger gut und Glycolipide (Ganglioside) unter vergleichbaren Testbedingungen kaum angegriffen werden. Bei den Oligosacchariden besteht keine besonders bemerkenswerte Spezifität gegenüber einer der verschiedenen Bindungstypen von N-Acetylneuraminsäure. Das Enzym aus Propionibacterium acnes zeigt somit ein Spezifitätsprofil, wie es ähnlich auch bei anderen schwach menschenpathogenen Keimen gefunden wurde.