GenoMik-Transfer - Anwendungsorientierte Genomforschung an Mikroorganismen
 
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Verbundprojekt: MiPro
 
Mikroorganismen als Produktionsstämme: Ein genombasierter Ansatz zur Konstruktion neuer industrieller Produktionsstämme
Laufzeit: 01.10.09-31.12.12
Verbundkoordinator: Prof. Dr. Karl-Erich Jaeger, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Jülich
Projektpartner: (alphabetische Reihenfolge)
   Dr. Thomas Drepper, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
   Prof. Dr. Michael Hecker, Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald
   Prof. Dr. Karl-Erich Jaeger, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
   PD Dr. Michael Lalk, Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald
   Dr. Christian Leggewie, evocatal GmbH
   Prof. Dr. Friedhelm Meinhardt, Westf. Wilhelms-Universität Münster
   Prof. Dr. Rolf Müller, Helmholtz-Inst. f. Pharmazeutische Forschung Saarland
   Prof. Dr. Thomas Schweder, Ernst-Moritz-Arndt Universität Greifswald
   Dr. Youming Zhang, Gene Bridges GmbH

      Übersicht Teilprojekte


Industriepartner:
   BASF AG, Ludwigshafen
   evocatal GmbH, Düsseldorf
   Gene Bridges GmbH, Heidelberg
   Henkel KGaA, Düsseldorf

Produktionsverfahren mit Mikroorganismen sind ökologisch schonend, Energie- und Rohstoff-sparend und können zudem Produkte liefern, die mit klassisch chemischen Syntheseverfahren nicht zugänglich sind. Die meisten Mikroorganismen leben in der Natur bei moderater Temperatur, unter Normaldruck, bei neutralem pH-Wert und niedriger Ionenkonzentration. Dagegen herrschen unter industriellen Produktionsbedingungen oftmals extreme Bedingungen, z.B. hoher Druck in Großfermentern oder hohe Konzentrationen von organischen Lösungsmitteln, um Edukte oder Produkte in Lösung zu bringen. Die industrielle Produktion erfolgt also unter nicht-natürlichen Stressbedingungen; daher besteht ein zunehmender Bedarf, robuste neue Produktionsstämme zu erzeugen.
Das Gram-positive Bakterium Bacillus pumilus und das Gram-negative Bakterium Burkholderia glumae sind industriell relevante Mikroorganismen, die bereits von den großen Chemieunternehmen Henkel AG & Co. KGaA und BASF AG als Produktionsstämme evaluiert bzw. verwendet werden. Im Rahmen dieses Projekts werden diese beiden Stämme verwendet, um industriell relevante Enzyme wie Lipasen, Phytasen oder Laccasen möglichst effizient zu produzieren und zu sekretieren [1-3]. Zudem sollen biotechnologisch interessante Sekundärmetabolite wie Lipopeptide und Rhamnolipide, die sich als Biodetergentien eignen, produziert werden. Hierzu wird der physiologische Zustand der genannten Bakterien unter Produktionsbedingungen zunächst mi Hilfe globaler Analysemethoden wie Transkriptomics, Proteomics, und Metabolomics analysiert. Außerdem wird das Genom eines Bu. glumae Produktionsstammes sequenziert und mit dem Genom des entsprechenden Wildtyp-Stammes verglichen. Die Resultate aus diesen Analysen werden verwendet, um Gene und Proteine zu identifizieren, deren Manipulation mit molekularbiologischen Methoden zur Konstruktion von neuen Produktionsstämmen mit verbesserten Eigenschaften führen.

Referenzen:

[3] Degering, C., Eggert, T., Puls, M., Bongaerts, J., Evers, S., Maurer, K.-H., Jaeger, K.-E. (2010) Optimization of protease secretion in Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis by screening of homologous and heterologous signal peptides. Appl Environ Microbiol. 76:6370-6376
[2] Boekema, B.K., Beselin, A., Breuer, M., Hauer, B., Koster, M., Rosenau, F., Jaeger, K.-E., Tommassen, J. (2007) Hexadecane and Tween 80 stimulate lipase production in Burkholderia glumae by different mechanisms. Appl Environ Microbiol. 73:3838-3844
[1] Beselin, A., Breuer., M., Hauer, B., Rosenau, F., Jaeger, K.-E. (2006) Verfahren zur Herstellung von Lipasen. Patent application PCT/EP 06 754 335.5