Physiologische Untersuchungen zur Regulation des Aminosäure-Stoffwechsels von Bacillus licheniformis DSM13

Abstract

Im Gegensatz zu anderen Vertretern seiner Gattung ist Bacillus licheniformis fähig durch reine Fermentation zu wachsen. Unter Verwendung eines definierten Mediums konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass B. licheniformis DSM13 unter anaeroben Kultivierungsbedingungen neben Glucose auch Fructose zum Wachstum nutzen kann, nicht jedoch die in diesem Kontext gewählten Pentosen. In Expressionsanalysen, welche in dieser Arbeit mittels DNA-Microarrays erfolgten, konnten für die Gene einer putativen Pyruvat-Formiat-Lyase, welche die Umsetzung von Pyruvat zu Formiat katalysiert, und dem offensichtlich zugehörigen Aktivierungsenzym eine erhöhte Expression unter fermentativen Wachstumsbedingungen ermittelt werden. Diese Beobachtung steht im Einklang mit der im Kulturüberstand detektierten Zunahme von Formiat. Daneben konnten in dieser Arbeit mittels Ionenchromatographie 2,3‑Butandiol, Lactat, Acetat und Glycerol als Fermentationsprodukte bestimmt werden. Neben der Verfügbarkeit von Sauerstoff beeinflussen noch weitere Faktoren den natürlichen Lebensraum von Mikroorganismen. So sind diese in der Natur einer Reihe von Kohlenstoff- und Stickstoffquellen ausgesetzt. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass B. licheniformis DSM13 sieben von 18 proteinogenen Aminosäuren als C- und N-Quelle nutzen kann. Durch sich anschließende Transkriptionsanalysen konnten charakteristische Gene im Zusammenhang mit dem Wachstum auf Aminosäuren identifiziert werden. Für eine Auswahl dieser Gene konnten diese durch DNA-Microarray-Analysen ermittelten Expressionswerte via real-time RT-PCR verifiziert werden. Im Weiteren dienten Analysen der Kulturüberstände dazu, die Verwertung von Aminosäuren in Gemischen von diesen zu untersuchen. Hierzu wurde ein definiertes Medium entworfen, welches der Aminosäurezusammensetzung der Sojabohne nachempfunden war. In diesem Zusammenhang konnte mittels Ionenchromatographie eine Akkumulation von Ammonium, Acetat, Harnstoff, Ornithin und im Weiteren ein Verbrauch des Ornithins detektiert werden. Weiterhin wurden im Einklang mit den durchgeführten Transkriptionsanalysen erste phänotypische Charakterisierungen von Mutanten eines putativen Methylcitratzyklus in B. licheniformis durchgeführt.