Synthesegas-getriebene Biotechnologie mit acetogenen Bakterien als Produktionsplattform
Synthesegas, eine Mischung aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlendioxid, wird mit zunehmender Intensität als neuer Rohstoff für eine umweltschonende weiße Biotechnologie diskutiert und bietet eine langfristige Alternative zu nachwachsenden Rohstoffen. Strikt anaerobe, essigsäurebildende Bakterien (Acetogene) sind eine ideale Produktionsplattform basierend auf Synthesegas, da sie CO und CO2 + H2 als Wachstumssubstrate nutzen und zu Essigsäure und Ethanol als Endprodukte des Stoffwechsels umsetzen. Die Biochemie des Zentralstoffwechsels ist gut verstanden, Genome sind von einigen Acetogenen bekannt, die Regulation von Stoff- und Elektronenflüssen ist aber gänzlich unverstanden. Um diese Lücken zu schließen, soll in dieser Doktorarbeit an dem Modellorganismus Acetobacterium woodii mit Hilfe von genomweiten Transkriptionsanalysen zunächst der Stoff- und Elektronenfluss während der Umsetzung von CO2 + H2 oder CO und schließlich Synthesegas zu Acetyl-CoA und dessen Regulation untersucht werden. Weiterhin wird nach Bedingungen für die Bildung von biotechnologisch interessanten Produkten wie Ethanol, 2,3-Butandiol oder Lactat gesucht und mit der genomweiten Expressionsanalyse werden die für deren Bildung notwendigen Enzyme/Gene erkannt. Nach der Rekonstruktion des Stoffwechsels werden Schlüsselenzyme biochemisch charakterisiert mit dem Ziel, die kinetischen Daten zu erfassen, um mögliche Engstellen im Stoffwechsel zu erkennen. Im letzten Schritt werden gezielt Mutanten erzeugt, um den Stoffwechsel in die gewünschte Richtung zu lenken.