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beta-Alanin- und Pantothenattransport in Zusammenhang mit der Pantothenatproduktion in Corynebacterium glutamicum

By Suna Giannona

Abstract

Zusammenfassung Stämme des Gram-positiven Bakteriums Corynebacterium glutamicum stellen heutzutage die wichtigsten Organismen zur biotechnologischen Herstellung von Aminosäuren dar. Da C. glutamicum ein genetisch und physiologisch gut untersuchtes Bakterium ist und für dessen Manipulation gut funktionierende Transformationsmethoden und Vektorsysteme zur Verfügung stehen, gibt es Bestrebungen, auch Pantothensäure mit Hilfe dieses Organismus herzustellen. Der Weltjahresbedarf dieses ökonomisch wichtigen Vitamins wird heute durch chemische Verfahren gedeckt. Bei der Konstruktion eines Produktionsstammes für Pantothensäure sind nicht nur Manipulationen des Stoffwechsels, sondern auch der Transmembranflüsse von Produkt (Pantothenat) und Substrat (b-Alanin) wichtig, da diese Flüsse die Produktion ebenfalls beeinflussen können. Die am Transport von Pantothenat und b-Alanin beteiligten Systeme waren in C. glutamicum bisher noch nicht bekannt. Ziel dieser Arbeit war deshalb deren Charakterisation und Identifikation. Es konnte gezeigt werden, dass der Import von b-Alanin durch einen sekundär aktiven, Membranpotential-abhängigen Carrier mit einem Km-Wert von 5 mM und einer maximalen Geschwindigkeit Vmax von 1,66 nmol (mg TG)-1min-1 katalysiert wird. Die Identifikation des b-Alaninaufnahmesystems ist durch Homologiestudien nicht gelungen, jedoch konnte durch eine heterologe Expression des Gens für den b-Alanin Carrier aus Escherichia coli die b-Alaninaufnahmerate in C. glutamicum bis um das 16-fache gesteigert werden. Im Gegensatz zu b-Alanin wird Pantothenat durch ein primär aktives, ATP-abhängiges und hoch-affines System in die Zelle transportiert, welches sich durch einen Km-Wert von 0,9 µM und einer maximalen Geschwindigkeit von 26,6 pmol (mg TG)-1min-1 auszeichnet. Das Aufnahmesystem konnte durch Homologiestudien nicht gefunden werden, da ein ABC-Transportsystem für Pantothenat in Bakterien oder Säugern noch nicht bekannt ist. Für die Identifikation des Pantothenat-Exkretionssystems konnten in einem Screening von Transposonmutanten zwei Gene identifiziert werden, deren Deletion jeweils zu einem fast vollständigen Verlust der Pantothenatexkretion führte. Die Überexpression eines dieser Gene führte zu einer Verdoppelung des exkretierten Pantothenats

Topics: Life sciences
Year: 2003
OAI identifier: oai:USBKOELN.ub.uni-koeln.de:1212

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