Dokument: Regulation der Zuckerverwertung in Corynebacterium glutamicum

Titel:	Regulation der Zuckerverwertung in Corynebacterium glutamicum
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3440
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20060704-001440-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Georgi, Tobias [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,16 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Sahm, Hermann [Gutachter] Prof. Dr. Wendisch, Volker [Gutachter]
Stichwörter:	Corynebacterium glutamicum, Lysinproduktion, Glutamatproduktion, PTS-Zucker, DNA-Chips, Substratverwertung, Diauxie, L-LactatverwertungCorynebacterium glutamicum, Lysine production, Glutamate production, PTS-sugar, Diauxie, L-Lactate
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Zucker Glukose, Fruktose und Saccharose auf das Wachstum sowie die Lysin- und Glutamatproduktion von C. glutamicum untersucht. Die Wachstumsraten und Biomasseerträge sowie die durch Ethambutol induzierte Glutamatproduktion von C. glutamicum Wildtyp wiesen auf Glukose, Fruktose und Saccharose keine signifikanten Unterschiede auf. Die Lysinausbeute war bei dem Stamm C. glutamicum DM1730 jedoch auf Glukose mehr als doppelt so hoch wie auf Fruktose, Saccharose oder Glukose + Fruktose. Die Überexpression des Gens für das Malic enzymezur Verbesserung der NADPH-Bereitstellung hatte keinen Einfluss auf die Lysinproduktion während die Überexpression des Gens für die Fruktose-1,6-Bisphosphatase auf Saccharose fast zu einer Verdopplung der Lysinausbeute führte. Dabei wurde nur auf Saccharose die intrazelluläre Konzentration von Fruktose-1,6-Bisphosphat, einem kompetitiven Inhibitor von Enzymen des Pentosephosphatweges signifikant gesenkt. Dies führte vermutlich zu einem höheren Kohlenstofffluss über den Pentosephosphatweg und damit zu einer besseren NADPH-Versorgung. Eine direkte Erhöhung der NADPH-Bereitstellung durch heterologe Überexpression der Transhydrogenase pntAB aus E. coli führte zu erhöhten Lysinausbeuten auf allen getesteten Zuckern. Zur Identifizierung der Glukose-, Fruktose- und Saccharosestimulons wurden DNA-Chip- Untersuchungen zur globalen Genexpression bei Wachstum von C. glutamicum auf diesen verschiedenen Zuckern durchgeführt. Diese ergaben, dass auf LB-Medium in Anwesenheit aller getesteten Zucker die Expression von 53 genen Genen, die unter anderem für Transporter und Enzyme zur Aufnahme oder Verwertung alternativer C-Quellen kodieren, reprimiert wurde. Darüber hinaus wurde in LB-Medium durch Anwesenheit von Fruktose und Saccharose die Expression von Genen zur Adaption an Stickstoffmangel induziert. Dies war mit einer reduzierten Expression von Genen für Enzyme zur Oligopeptidverwertung verbunden. Daraus ging hervor, dass in LB-Medium die Stickstoffverfügbarkeit in Anwesenheit von Fruktose und Saccharose limitierend war. Um regulatorische Effekte durch PTS-Zucker auf die Verwertung alternativer Kohlenstoff¬quellen zu untersuchen, wurde C. glutamicum auf Substratgemischen, bestehend aus einem PTS-Zucker und einer organischen Säure, kultiviert und der Verbrauch der Kohlenstoff¬quellen bestimmt. Dabei zeigte sich, dass die Glukoseverwertung in C. glutamicum durch Acetat, Pyruvat und L-Lactat ca. vierfach reduziert wurde, während die Fruktose- und Saccharoseaufnahme nicht beeinflusst waren. Beim Wachstum auf Fruktose und L Lactat zeigte sich ein diauxisches Wachstum unter Bevorzugung von Fruktose. Zur Aufklärung des Mechanismus der Fruktose/L-Lactat-Diauxie wurde die Regulation der Gene für die Enzyme der L-Lactatverwertung untersucht. Dabei wurde der bis dahin unbekannte Regulator NCgl2814 als Repressor des für die L-Lactatverwertung essentiellen Operons NCgl2816-lldD identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass dieser Repressor in der Region -89 bis -35 bp stromaufwärts vom Translationsstart des NCgl2816-lldD-Operons bindet und dass die Bindung mit zunehmenden Konzentrationen von L-Lactat ab 10 mM inhibiert wird. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein Modell zur Regulation der zur L Lactatverwertung essentiellen Gene erstellt. In diesem Modell bindet NCgl2814 in Abwesenheit von L-Lactat an den NCgl2816-lldD-Promotor und reprimiert dessen Expression während NCgl2814 in Anwesenheit von L-Lactat vom Promotor dissoziiert, was zur Erhöhung der Expression der Gene für die Enzyme der L-Lactatverwertung führt.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	04.07.2006
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	29.06.2006
Datum der Promotion:	29.06.2006