Stoffwechseldesign von Ralstonia eutropha für die Produktion von Stabil-Isotopen-markierten Aminosäuren und Proteinen

In diesem Verbundprojekt, an dem vier universitäre Guppen mit dem Industriepartner Silantes GmbH zusammenarbeiten, ist das Hauptziel die Entwicklung neuer Verfahren für die Produktion von SI- („Stable Isotope“-) markierten Substanzen. SI-markierte Substanzen werden weltweit für Anwendungen der Spektroskopie und Proteomik eingesetzt. Grundlage der Produktion von SI-markierten Substanzen bei der Silantes GmbH ist das Gram-negative, chemolithoautotrophe Bakterium Ralstonia eutropha H16, das in Fermenteranzuchten auf z. B. H2 und 13C02 wächst. Zur Verbesserung der Herstellung von SI-markiertem Arginin soll die heterologe Synthese des Arginin-/Aspartat-haltigen Polymers Cyanophycin in R. eutropha H16 unter chemolithoautotrophen Bedingungen etabliert werden. Zu diesem Zwecke sollen einerseits leistungsfähige Expressionsvektoren entwickelt und optimiert werden. Gleichzeitig werden mittels „metabolic engineering“ Versuche durchgeführt, die auf eine Steigerung der Cyanophycin-Produktion durch Modifikation von Aminosäure-Biosynthese-Wegen zielen. Diese Versuche werden durch die flankierenden Proteom- und Metabolom-Analysen geleitet. In einem parallelen Ansatz wird untersucht, ob Mutanten von R. eutropha H16 isoliert werden können, welche Cyanophycin-Derivate mit modifiziertem Aminosäuregehalt synthetisieren. Schließlich soll ein mathematisches Modell der Fermentierung entwickelt werden, das für modellbasierte Prozesssteuerung herangezogen werden kann.