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Verbundprojekt: Autotrophe Produktion
 
Autotrophe Produktion in Ralstonia eutropha
Laufzeit: 01.09.09-31.03.13
Verbundkoordinator: Prof. Dr. Bärbel Friedrich, Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin
Projektpartner: (alphabetische Reihenfolge)
   Prof. Dr. Bärbel Friedrich, Humboldt-Universität zu Berlin
   Prof. Dr. Michael Hecker, Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald
   Dr. Hermann Heumann, Silantes GmbH
   Prof. Dr. Rudibert King, Technische Universität Berlin
   Prof. Dr. Alexander Steinbüchel, Westf. Wilhelms-Universität Münster

      Übersicht Teilprojekte


Industriepartner:
   Silantes GmbH, München

Das Vorhaben "Autotrophe Produktion" zielt darauf ab, das fakultativ mit Wasserstoff und Kohlendioxid wachsende Bakterium Ralstonia eutropha als Zellfabrik für die Produktion von mit stabilen Isotopen (SI) markierten Biomolekülen einzusetzen. Die Herstellung dieser Substanzen mit Hilfe von autotrophen Organismen mit Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle ist sehr effizient und kostengünstig. Dabei gilt es den bereits kommerziell verwendeten Prozess zur Bereitstellung von SI-markierten Substanzen für die multidimensionale NMR- und die quantitative Massenspektrometrie zu optimieren und die Substanzpalette zu erweitern.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll der Organismus gezielt genetisch verändert werden, um unter autotrophen Bedingungen Aminosäurepolymere und maßgeschneiderte Proteine herzustellen. Dabei werden neue Expressionssysteme entwickelt, die die Produktion vereinfachen und verbessern. Basierend auf den physiologischen und biochemischen Erkenntnissen über den spezifischen Stoffwechsel von R. eutropha und die verfügbaren Genom- und Proteomdaten wird durch ein gezieltes metabolisches Engineering die Ausbeute der gewünschten Produkte deutlich erhöht. Proteom-, Transkriptom- und Metabolomanalysen dienen dabei als Grundlage für das erfolgreiche Engineering und ermöglichen neue Substanzen zu identifizieren, die für die Isotopenmarkierung einsetzbar sind. Für die Erzeugung der Biomoleküle unter einer gasförmigen, explosiven Atmosphäre wird das Produktionsverfahren hinsichtlich Prozess- und Verfahrenstechnik ingenieurwissenschaftlich begleitet und eine mathematische Modellierung des Produktionsprozesses als Grundlage für eine Optimierung der Produktion durchgeführt.

Referenzen:

Fleige C, Kroll J, Steinbüchel A (2011) Establishment of an alternative phosphoketolase-dependent pathway for fructose catabolism in Ralstonia eutropha H16. Appl Microbiol Biotechnol 91:769-776.
Peplinski K, Ehrenreich A, Döring C, Bömeke M, Reinecke F, Hutmacher C, Steinbüchel A. (2010) Genome-wide transcriptome analyses of the 'Knallgas' bacterium Ralstonia eutropha H16 with regard to polyhydroxyalkanoate metabolism. Microbiology 156:2136-52. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20395272
Schwartz E, Voigt B, Zühlke D, Pohlmann A, Lenz O, Albrecht D, Schwarze A, Kohlmann Y, Krause C, Hecker M, Friedrich B. (2009) A proteomic view of the facultatively chemolithoautotrophic lifestyle of Ralstonia eutropha H16. Proteomics. 9(22):5132-42. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19798673
Pohlmann A, Fricke WF, Reinecke F, Kusian B, Liesegang H, Cramm R, Eitinger T, Ewering C, Pötter M, Schwartz E, Strittmatter A, Voss I, Gottschalk G, Steinbüchel A, Friedrich B, Bowien B. (2006) Genome sequence of the bioplastic-producing "Knallgas" bacterium Ralstonia eutropha H16. Nat Biotechnol. 24(10):1257-62. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16964242