Dokument 2.pdf - OPUS-Datenbank - Universität Hohenheim

5.1 Untersuchungen zum Abbau von Ethylenglycol
5.1.3 Der Abbau von Ethylenglycol in Pseudomonas putida
KT2440 und JM37
Neben den in dieser Arbeit vorgestellten Proteomics-Versuchen wurden auch weiterführende
mikrobiologische Versuche mit den beiden Stämmen P. putida KT2440 und
JM37 von Björn Mückschel (Arbeitsgruppe Hauer, Institut für Technische Biochemie,
Universität Stuttgart) durchgeführt. Da auch diese Ergebnisse für die Interpretation
der Proteomics-Daten von Interesse sind, werden sie im Folgenden mit den Ergebnissen
der Proteomics-Versuche gemeinsam besprochen.
Bei Wachstumsversuchen auf den Substraten Ethylenglycol, Glycolsäure und Glyoxylsäure
(als alleiniger Kohlenstoffquelle) zeigten die beiden untersuchten Stämme ein
grundsätzlich unterschiedliches Verhalten.
Während P. putida JM37 auf allen drei Substraten rasches Wachstum zeigte, war P.
putida KT2440 hierzu in den ersten 48 h auf keinem der getesteten Substrate in der Lage
(Mückschel et al., 2012). Bei längeren Kultivierungen konnte auch P. putida KT2440,
wenn auch deutlich langsamer, auf Ethylenglycol, Glycolsäure und Glyoxylsäure wachsen
(Persönliche Kommunikation, Björn Mückschel). In Gegenwart von Glucose als
zusätzlicher Kohlenstoffquelle waren beide Stämme zum Abbau der drei getesteten
Substrate fähig. Dabei zeigte P. putida KT2440 im Vergleich zu P. putida JM37 zwar
geringere Umsetzungsraten, setzte aber alle drei Substrate ebenfalls vollständig um.
Zudem akkumulierte in P. putida KT2440 im Gegensatz zu P. putida JM37 Oxalat
als Endprodukt (nach 24 h). Bei der Umsetzung von Ethylenglycol kam es bei P. putida
KT2440 zudem zu einer temporären Akkumulation von Glykol- und Glyoxylsäure
(Mückschel et al., 2012).
Wie bereits in Kapitel 3 erwähnt, sind in Pseudomonaden drei Stoffwechselwege im
Zusammenhang mit dem Metabolismus von Glyoxylsäure beschrieben (Kornberg et
al., 1959; Bailey et al., 1966). Die Schlüsselenzyme dieser Wege sind die Glyoxylat-
Carboligase (Gcl), die Isocitratlyase (AceA) und die Malat Synthase (GlcB), weshalb
diese im Rahmen der Proteomanalyse von besonderem Interesse waren und in der Mutanten
GN259 zusammen mit dem Enzym Methylisocitratlyase (prpB) deletiert wurden.
Neben diesen am Abbau von Glyoxylsäure beteiligten Enzymen, waren auch die an der
Oxidation von Ethylenglycol zu Glyoxylsäure beteiligten Enzyme von Interesse. Hier
konnten im Rahmen der Proteomics-Experimente die Alkohol-Dehydrogenasen PedE
(PP_2674) und PedH (PP_2679) sowie die Aldehyd-Dehydrogenasen PedI (PP_2680)
und PP_0545 identifiziert werden. Dabei konnte im Rahmen der 2D-DIGE-Analysen in
allen Stämmen eine Induktion von PedE unter Ethylenglycol festgestellt werden, während
PedH aus technischen Gründen (pH Bereich der IEF) nur in P. putida KT2440
identifiziert werden konnte. In P. putida KT2440 und JM37 war die Aldehyd-Dehy-
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