Monensin-induced modifications of ionic gradients on Streptococcus faecalis. A ²³Na and ³¹P NMR study

Université Blaise-Pascal, Laboratoire de Chimie Organique Biologique, URA 485 du CNRS, 63177 Aubière Cedex, France.

Abstract

The study of Na⁺ (²³Na NMR), H⁺ (31P NMR) and K⁺ (atomic absorption) movements was performed on Streptococcus faecalis cells, with or without monensin addition. Our approach with energized or de-energized cells allowed the distinction between the ionophore effect and the bacterial carriers response. At high monensin concentration the intrinsic systems of the bacteria were unable to re-establish normal ionic gradients. The high selectivity of transport of the ionophore for Na⁺ / K⁺ as measured in model physico-chemical sytems, was not determining “in vivo” as the most important damage caused to the bacteria was a large K⁺ efflux.

Résumé

Nous présentons l’étude des mouvements ioniques pour Na⁺ (RMN ²³Na), h⁺ (RMN ³¹P) et K⁺ (absorption atomique) chez Streptococcus faecalis, en présence ou non de monensine. La démarche utilisée avec des cellules énergisées et désénergisées permet de distinguer l’effet de l’ionophore seul de la réponse des transporteurs bactériens. A forte concentration de monensine, les systèmes intrinsèques de la bactérie sont incapables de rétablir les gradients ioniques normaux de la cellule. La grande sélectivité de transport de Na⁺/K⁺, bien connue pour l’ionophore sur des systèmes physico-chimiques modèles, n’est pas déterminante “in vivo” car le dommage le plus important est une sonie induite de K⁺.