Auswirkungen der Deletion membranständiger Dehydrogenasen auf Gluconobacter oxydans DSM 7145

Abstract

Essigsäurebakterien, im besonderen die Gattung Gluconobacter, sind in ihrer Fähigkeit verschiedenste Zucker, Zuckeralkohole und Polyole unvollständig zu oxidieren unübertroffen. Die für die Oxidation verantwortlichen Dehydrogenasen werden in zwei Gruppen, membranständige und cytoplasmatische Dehydrogenasen, die sich in ihrer zellulären Lokalisation, ihrer Funktion in der Zelle und der Substratspezifität unterscheiden, unterteilt. Membranständige Dehydrogenasen katalysieren die unvollständige Oxidation einer Vielzahl von biotechnologisch interessanten Substraten. Sie sind in der Cytoplasmamembran verankert, wobei das aktive Zentrum in den periplasmatischen Raum ragt. Die Substrate müssen somit nicht die Membran passieren und werden nach der Oxidation im periplasmatischen Raum durch die Porine in der äußeren Membran Gram-negativer Bakterien nahezu quantitativ in das umgebende Medium ausgeschieden. Die Inaktivierung der membranständigen Glycerin Dehydrogenase von Gluconobacter oxydans DSM 7145 zeigte, dass dieses Enzym ein breites Substratspektrum besitzt, das C3-C6 Polyole und D-Gluconat umfasst. Im Gegensatz dazu zeigte die Deletion der membranständigen Glucose Dehydrogenase, dass diese lediglich die Oxidation von D-Glucose katalysiert. Interessanterweise konnte ein Wachstum von G. oxydans DSM 7145 Δmgdh auf VM + D-Glucose nachgewiesen werden, was auf eine Aktivierung des cytoplasmatischen Stoffwechsels zurückzuführen war. Als Ausscheidungsprodukt von G. oxydans DSM 7145 Δmgdh konnte bei Anzucht auf VM + D-Glucose Acetat identifiziert werden. Die Anzucht von G. oxydans DSM 7145 auf VM + meso-Erythritol zeigte, dass meso-Erythritol zunächst nahezu quantitativ zu L-Erythrulose oxidiert wird, in einer zweiten Wachstumsphase jedoch eine Abnahme der L-Erythrulose-Konzentration im Kulturüberstand zu beobachten war, die mit einer Akkumulation von Acetat einherging.