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6 Diskussion
angeimpft. Die Zugabe von 0,5 g/l Butanol bzw. 3 g/l Butanol erfolgte als Puls in jeweils
drei Schüttelkolben. Im Gegensatz hierzu wurden die Bakterien im Bioreaktor in
einem kontinuierlichen Prozess kultiviert. Die Proben für Steady-State I wurden nach
50 h Kultivierung mit 10 g/l Glucose, die Proben für Steady-State II nach weiteren 50 h
Kultivierung mit 10 g/l Glucose + 0,75 g/l Butanol (Feedmedium) und die Proben für
Steady-State III nach weiteren 50 h Kultivierung mit 10 g/l Glucose + 7,5 g/l Butanol
(Feedmedium) entnommen. Nach 50 h (5 Verweilzeiten) waren mehr als 99% des Reaktorvolumens
ausgetauscht. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Bakterien im
Bioreaktor zum Zeitpunkt der Probenahme ihren Metabolismus an die jeweils erhöhte
Kohlenstoff-Verfügbarkeit angepasst hatten und die beobachteten Unterschiede in der
Proteinexpression eine langfristige Anpassung an die entsprechende Butanolkonzentration
darstellen.
Die Regulationen im Schüttelkolben spiegeln hingegen eher die unmittelbare Reaktion
auf einen „Butanol-Schock“ unterschiedlicher Konzentration wider. Es ist anzumerken,
dass die im Fermenter gemessenen Butanolkonzentrationen weit unter den in den
Schüttelkolben eingesetzten Konzentrationen lagen. So wurden bei einer Butanolkonzentration
von 7,5 g/l im Feedmedium aufgrund der C-Limitierung lediglich 0,5 mg/l
Butanol im Reaktor gemessen.
Ob neben den unterschiedlichen Butanolkonzentrationen auch die unterschiedlichen
Kultivierungsbedingungen (pH-Kontrolle, O 2 -Versorgung, Verfügbarkeit der C-Quelle)
einen Einfluss auf die Ergebnisse hatten, lässt sich nicht abschließend klären. Da auf
Proteomebene jedoch keine direkten Vergleiche zwischen Fermenter- und Kolben-Proben
durchgeführt wurden, sollten die in beiden Experimenten beobachteten Expressionsunterschiede
vor allem auf die jeweils eingesetzte Butanolkonzentration zurückzuführen
sein.
6.2.1 Vergleich der aus dem Schüttelkolben und dem
Bioreaktor erhaltenen Daten
Ein Vergleich der in beiden Experimenten durchgeführten 2D-DIGE-Analysen zeigte,
dass insbesondere Enzyme der β-Oxidation in den Schüttelkolben-Experimenten eine
deutlich stärkere Regulation als im Fermenter aufwiesen (Tabelle 6.2). Auch die vermuteten
initialen Enzyme des Abbauweges, die Alkohol- und Aldehyd-Dehydrogenasen
PedE und PedI, waren in den beiden Experimenten unterschiedlich stark reguliert.
Während diese Enzyme im Schüttelkolben bei 0,5 g/l Butanol die stärkste Expression
zeigten und bei 3 g/l weniger stark exprimiert wurden, stieg deren Expression im Fermenter
mit steigender Butanolkonzentration weiter an (Tabelle 6.2). PedI wurde dabei
im Fermenter unter 0,75 g/l Butanol nicht identifiziert, zeigte jedoch unter 7,5 g/l Bu-
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