Dokument: Modifikation des Glucosestoffwechsels in Gluconobacter oxydans

Titel:	Modifikation des Glucosestoffwechsels in Gluconobacter oxydans
Weiterer Titel:	Modification of glucose metabolism in Gluconobacter oxydans
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=10106
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20090114-100957-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Diplom-Biologin Krajewski, Vera [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,44 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 12.01.2009 / geändert 12.01.2009
Stichwörter:	Gluconobacter oxydans
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Gluconobacter oxydans dient der großtechnischen Produktion einiger biotechnologisch wichtiger Substanzen. Nachteilig bei diesen mikrobiellen Verfahren ist die geringe Biomasseausbeute des Bakteriums. Es war deshalb das Ziel dieser Arbeit, einen G. oxydans-Stamm mit hoher Wachstumsrate und Biomasseausbeute zu konstruieren. Wie die Untersuchungen zur Glucoseverwertung ergaben, oxidiert der G. oxydans-Stamm N44-1 die Glucose über membrangebundene Enzyme zu Gluconat, 2 Keto-D-Gluconat und 2,5 Di-Keto-Gluconat; nur eine geringe Substrat-Menge wurde intrazellulär für das Wachstum verstoffwechselt. Hingegen zeigte die Mutante, bei der das Gen für die membrangebundene Glucose-Dehydrogenase disruptiert war, eine erhöhte Biomassebildung auf dem Substrat Glucose, da kein Gluconat, 2 Keto-D-Gluconat und 2,5 Di-Keto-Gluconat gebildet wurde. Zur gezielten Erhöhung der intrazellulären Glucoseumsetzung und Biomassebildung wurde danach auch das Gen für die cytosolische Glucose-Dehydrogenase in dem G. oxydans-Stamm mit der inaktiven membrangebundenen Glucose-Dehydrogenase disruptiert. Diese Doppeldisruptante bildete eine zweifach höhere Biomassekonzentration als der Ausgangsstamm. Um die Glucosenutzung weiter zu verbessern, wurden die Gene für die Glucose-Kinase und die Glucose Permease in den G. oxydans-Stämmen überexprimiert. Jedoch konnte dadurch die Biomassebildung nicht gesteigert werden. Interessanterweise bilden die Mutanten im Gegensatz zum Ausgangsstamm als Nebenprodukt Acetat. Dabei handelt es sich vermutlich um einen Überflussmetabolismus. Wie Enzymmessungen ergaben, erfolgte die Acetatbildung vermutlich aus Pyruvat über die Pyruvat-Decarboxylase und die Acetaldehyd-Dehydrogenase. In dieser Arbeit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass ein G. oxydans-Stamm ohne die membrangebundene Glucose-Dehydrogenase in der Lage ist, effizient auf Glucose bei ausreichender Sauerstoffversorgung zu wachsen. Wie eine C-Bilanz gezeigt hat, wurde das Substrat Glucose dabei vollständig metabolisiert. Gluconobacter oxydans is used for the commercial production of a number of biotechnologically important substances. A disadvantage of this microbial process is the low biomass yield of the bacterium. The aim of the work presented here was therefore to construct a G. oxydans strain with a high growth rate and biomass yield. As revealed by the studies on glucose utilization, G. oxydans strain N44-1 oxidizes glucose via membrane-bound enzymes to gluconate, 2 keto-D-gluconate and 2,5 diketo-gluconate. Only a low quantity of substrate was metabolized intracellularly for growth. In contrast, the mutant in which the gene for membrane-bound glucose dehydrogenase was disrupted displayed increased biomass formation on the glucose substrate since no gluconate, 2 keto-D-gluconate or 2,5 diketo-gluconate was formed. In order to selectively increase the intracellular glucose conversion and biomass formation, the gene for cytosolic glucose dehydrogenase in the G. oxydans strain with inactive membrane-bound glucose dehydrogenase was then also disrupted. The biomass concentration formed by this double disruptant was twice that of the original strain. For a further improvement in glucose utilization, the genes for glucose kinase and glucose permease were overexpressed in the G. oxydans strains. However, this did not increase biomass formation. It is interesting to note that, in contrast to the original strain, the mutants form acetate as a by-product. This is probably an excess metabolism. As shown by enzyme measurements, acetate was probably formed from pyruvate via pyruvate decarboxylase and acetaldehyde dehydrogenase. The present work showed for the first time that with a sufficient supply of oxygen a G. oxydans strain without the membrane-bound glucose dehydrogenase is capable of growing efficiently on glucose. As shown by a C balance, the glucose substrate was completely metabolized.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Sonstige Einrichtungen/Externe
Dokument erstellt am:	14.01.2009
Dateien geändert am:	12.01.2009
Promotionsantrag am:	29.10.2008
Datum der Promotion:	17.12.2008