In this thesis were analyzed the mechanisms of hop inhibition, tolerance and adaptation in beer spoiling Lactobacillus (L.) brevis TMW 1.465, on various cellular levels, and the mode of antibacterial action of hop compounds in artificial planar lipid bilayer systems in order to establish a model on the interaction of the multiple resistance mechanisms. It was demonstrated that the antibacterial effect of hop compounds resides in their function as proton ionophores and also redox reactive uncouplers. Beyond previously described transmembrane transport-based hop resistance mechanisms, hop adaptation in L. brevis TMW 1.465 is a multifactorial process, which results in changes in metabolism, protein profile, membrane and cell wall composition and intracellular manganese levels. It involves mechanisms to cope with intracellular acidification and divalent cation limitation, redox imbalance and oxidative damage and mechanisms for energy generation and economy, genetic information fidelity and enzyme functionality, and as a result enables beer spoilage.
Translated abstract:
In dieser Arbeit wurden die Mechanismen der Hopfenhemmung, -toleranz und -anpassung bei dem bierverderbenden Lactobacillus (L.) brevis TMW 1.465 auf unterschiedlichen zellulären Ebenen und die Wirkweise von Hopfeninhaltsstoffen in künstlichen, planen Lipiddoppelschichtmembranen untersucht, um ein Model multipler Resistenzmechanismen zu erstellen. Es wurde gezeigt, dass Hopfensäuren sowohl als Protonenionophore als auch als redoxreaktive Entkoppler wirken. Über die bisher beschriebenen transmembrantransportbasierenden Hopfenresistenzmechanismen hinaus beinhaltet die Hopfenanpassung von L. brevis TMW 1.465 viele Faktoren, die in einem angepasstem Metabolismus, Proteinprofil, Membran- und Zellwandaufbau und intrazellulären Mangangehalt resultieren. Sie beinhaltet Mechanismen zum Schutz vor Säure- und oxidativem Stress, Redoxungleichgewicht, Manganlimitierung und Mechanismen zur Energiegewinnung und -ökonomie, zum Schutz der genetischen Information und Enzymfunktionalität, und ermöglicht somit das Überleben in Bier.
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