Online Publikation - im ZESS - Universität Siegen

EINLEITUNG 7
Abbildung 1.2: Den Metabolismus des C. glutamicum kann man durch Genmanipula-
tion so umprogrammieren, dass die Aminosäure Lysin produziert wird.
Weltweit liegt die bakterielle L-Lysin-Produktion bei 600 000 t pro Jahr
mit einem jährlichen Zuwachs von 7 - 10 %.
Das Metabolic Engineering hat also zum Ziel, eine Zelle, die eine winzige chemi-
sche Fabrik darstellt, genetisch so zu verändern, dass sie zur Synthese von chemischen
Substanzen nutzbar ist. Grundvoraussetzung dafür ist ein Verständnis der Funktion
der Zelle, welches von der Systembiologie erbracht wird.
Die Nutzung bakterieller Produktionsstämme in der Bioverfahrenstechnik bie-
tet bei der Synthese mancher Substanzen erhebliche Vorteile gegenüber der che-
mischen Synthese. Das prominenteste Beispiel dafür ist die bakterielle L-Lysin-
Produktion (Abb. 1.2) mit dem Corynebacterium glutamicum, die weltweit bei 600 000
Tonnen pro Jahr liegt mit einem jährlichen Zuwachs von 7 - 10 %. Gelingt es einem
Unternehmen seinen Produktions-Stamm zu optimieren, so kann bei gleich bleiben-
dem Rohstoffverbrauch mehr Lysin produziert werden. Bei dieser Produktionsmenge
kann eine kleine Steigerung bereits ein Marktvorteil bedeuten.
Die Wildstämme von Zellen sind im Gegensatz dazu ausgerichtet zu wachsen und
sich zu vermehren. Insbesondere steuert die Zelle ihren Stoffwechsel in einer Weise,
dass die benötigten Stoffe zum richtigen Zeitpunkt in der richtigen Menge produziert
werden. Mit den Vorgehensweisen des Metabolic Engineering versucht man nun die-
ses Gleichgewicht so zu stören, dass sie von einem Stoff mehr produziert als sie eigent-
lich benötigt. Damit hat man eine winzige Chemiefabrik, die einerseits einen bestimm-
ten Stoff produziert, deren Effizienz bei der Zellteilung und dem Zellwachstum aber