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6 Diskussion
6.1 Ethylenglycol und Glyoxylsäure
Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Stämme Pseudomonas putida KT2440 und
Pseudomonas putida JM37 wiesen in Gegenwart von Glyoxylsäure einige entscheidende
Unterschiede in ihrer Proteinexpression auf.
So wuchs P. putida JM37 auf Glyoxylsäure als einziger Kohlenstoffquelle, deutlich
schneller als P. putida KT2440, welcher erst nach 50 h Kultivierung zu wachsen begann.
Entscheidend für das Wachstum auf Glyoxylsäure ist dessen Metabolisierung
über das Enzym Glyoxylat Carboligase (Gcl) (Bailey et al., 1966; Kornberg et al.,
1961a; Kornberg et al., 1961b). Dies ist der einzige der drei postulierten Abbauwege,
welcher ein „Auffüllen“ des Citratzyklus und somit die Synthese von Biomasse erlaubt.
Wie die Inaktivierung von gcl in P. putida KT2440 zeigte, war dieses Enzym auch für
das langsame Wachstum dieses Stammes auf Glyoxylsäure und Ethylenglycol essentiell
(Persönliche Kommunikation, Björn Mückschel, AG Hauer, Institut für Technische
Biochemie, Universität Stuttgart).
Im so genannten „Glycerat-Pathway“ werden zwei Moleküle Glyoxylat zu Tatronatsemialdehyd
konjugiert und anschließend über mehrere Schritte in Pyruvat umgewandelt.
Die Carboxylierung von Pyruvat zu Oxalacetat durch das Enzym Pyruvat-Carboxylase
stellt dann die eigentliche anaplerotische Reaktion dar. Über die beiden anderen postulierten
Wege können keine Citratzyklus-Intermediate ersetzt werden, da sie jeweils zwei
Decarboxylierungsschritte beinhalten. Beim „Dicarboxylic Acid Cycle“ wird Glyoxylat
unter Addition von Acetyl-CoA durch das Enzym Malat Synthase (GlcB) in Malat
umgewandelt, welches anschließend über Pyruvat zu Acetyl-CoA abgebaut wird und
dem Zyklus erneut zur Verfügung steht (Kornberg et al., 1961b). Die Synthese von
Isocitrat aus Succinat und Glyoxylsäure durch das Enzym Isocitrat Lyase (AceA) und
die folgende Rückgewinnung von Succinat erlaubt ebenfalls lediglich die Erzeugung von
Energie.
Die erhaltenen Daten deuten darauf hin, dass P. putida JM37 vornehmlich die Wege
über die Enzyme Malat-Synthase (GlcB) und Glyoxylat-Carboligase (Gcl) verwendet,
während P. putida KT2440 Glyoxylsäure lediglich über das Enzym Isocitrat-
Lyase (AceA) zu metabolisieren scheint. Auf eine Induktion des „Glycerat-Pathway“
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