Bakterielle Katalysatoren a la carte
Bei Pseudomonaden handelt es sich um eine facettenreiche Bakteriengattung, die eine metabolische Vielseitigkeit und genetische Plastizität aufweist. Dies ermöglicht den Bakterien das Überleben in verschiedene Umgebungen. Die Bakterien zeigen ein interessantes biotechnisches Potenzial, da sie hochwertige Bioprodukte und chemische Stoffe produzieren. Pseudomonas putida zählen unter der Pseudomonaden-Gattung zu den am besten erforschten Bakterien. Diesen mangelt es an Pathogenität und diese können genetisch verändert werden. P.-putida-basierten Anwendungen steht ein Mangel an Wissen über die Genotyp-Phänotyp-Beziehungen in diesen Bakterien im Wege. Das Ziel des EU-finanzierten Projekts ALLEGRO (Biotechnological exploitation of Pseudomonas putida: lego-lizing and refactoring central metabolic blocks through rational genome engineering) bestand darin, im Anschluss an eine genomische und metabolische Manipulation verschiedene P.-putida-Stämme zu erzeugen. In diesem Kontext zielten die Forscher auf DNA-Elemente ab, die in dem vorhandenen Chromosom kodiert sind, die genomische Instabilitäten verursachen und die für katalytische Funktionen nicht erforderlich sind. Strukturen mit einem starken Energieverbrauch an der Zellhülle wie etwa Geißeln wurden entfernt. Dies vereinfachte das Genom und machte dieses einfacher zu manipulieren. P. putida können eine große Anzahl an Kohlenstoffquellen nutzen, um sich an verschiedene physikochemische Bedingungen anzupassen. Auch wenn die Pfade zur Untergliederung der Moleküle mit sechs Kohlenstoffquellen (Hexosen) beleuchtet worden sind, ist nur wenig darüber bekannt, wie P. putida alternative Kohlenstoffquellen wie etwa das Nebenprodukt Glycerol der Biodieselindustrie abbauen. Wissenschaftler beobachteten, dass Glycerol bei P. putida sowohl die Glykolyse als auch die Glukoneogenese auslöst. Es wurde zudem beträchtliche Arbeit darauf verwendet, zu verstehen, wie die von P. putida gegen Umweltbelastungen angewandten Mechanismen funktionieren. Dies würde Veränderungen hinsichtlich der Belastbarkeit vereinfachen und bei einer Übertragung der Erkenntnisse in biotechnische Anwendungen behilflich sein. In diesem Kontext erforschten Wissenschaftler die Funktionen anorganischen Polyphosphats – einem wichtigen Faktor für die bakterielle Belastungsresistenz. Es wurde festgestellt, dass die Polyphosphatansammlung in P. putida von grundlegender Bedeutung ist, um die metabolische Robustheit aufrechtzuerhalten. Die genetisch und metabolisch veränderten P.-putida-Stämme geben eine wichtige Antwort bezüglich bestehender Träger, auf die bei ölbasierten biotechnischen Anwendungen oder bei der industriellen Biokatalyse zurückgegriffen wird.
Schlüsselbegriffe
Genetische Veränderung, Biokatalyse, Biotechnik, Pseudomonas putida, Kohlenstoffquelle, Glycerol, Belastung
