Dokument 2.pdf - OPUS-Datenbank - Universität Hohenheim

6 Diskussion
Publikation
Verwendete
Stämme
Substanzen Level Technik
(Färbung)
Haußmann et al. 2012 C. glutamicum Protocatechuat P Metabolic labelling,
Spectral Counting
G: Genomics, T: Transkriptomics, P: Proteomics
So wurde in P. putida KT2440 bereits die Reaktion auf Toluol auf Transkriptomebene
(Domínguez-Cuevas et al., 2006) sowie die Reaktion auf Phenol auf Proteom- und
Genomebene untersucht (Segura et al., 2003; Santos et al., 2004; Kurbatov et al., 2006;
Roma-Rodrigues et al., 2010). Darüber hinaus wurde in zwei Proteomics-Studien dessen
Reaktion auf Benzoat und 4-Hydroxybenzoat untersucht (Kim et al., 2006; Yun et al.,
2011).
Proteomanalysen des besonders lösungsmittelresistenten Stamms P. putida S12 wurde
von Volkers et al. (2006) und Wijte et al. (2011) nach Behandlung mit Toluol durchgeführt.
Obwohl es sich bei allen getesteten Verbindungen um Aromaten handelt, unterscheiden
sich diese sowohl in ihren physikochemischen Eigenschaften als auch in ihrer
Metabolisierbarkeit durch die untersuchten Stämme deutlich. Vanillin, Benzoat und 4-
Hydroxybenzoat können von P. putida KT2440 als Kohlenstoffquelle genutzt werden,
Phenol und Toluol hingegen nicht (Abbildung 6.2).
Eine Besonderheit ist der von Kurbatov et al. (2006) untersuchten Stamm P. putida
KT2440 PG150. Dieser ist aufgrund eines mini TN5 Transposons, welches die Gene
phlA-F und phlR enthält in der Lage Phenol in Catechol umzuwandeln und über den
ortho-Cleavage Pathway abzubauen. Da es sich bei P. putida KT2440 um eine Variante
von Pseudomonas putida mt-2 handelt, dem das TOL Plasmid fehlt, kann dieser im
Gegensatz zu anderen Pseudomonaden (z.B. P. putida F1, P. putida DOT-T1E) Toluol
nicht über den Toluol-Dioxygenase Pathway metabolisieren (Abbildung 6.2).
Außerdem unterscheiden sich die einzelnen getesteten Substrate in dem für die Toxizität
wichtigen log P O/W . Die in den verschiedenen Studien getesteten Substanzen weisen
laut LOGKOW-Datenbank (http://logkow.cisti.nrc.ca/logkow/ ) folgende log P O/W
Werte auf: Toluol (2,73), Benzoat (1,88), 4-Hydroxybenzoat (1,58), Phenol (1,50) und
Vanillin (1,21). Wie Ramos et al. (2002) schreiben, sind Substanzen mit einem log
P O/W
zwischen 1,5 und 4 besonders toxisch für Bakterien, wobei die Toxizität mit
steigendem log P O/W zunimmt. Dabei bewirken diese Substanzen vor allem eine Beeinträchtigung
der Membranintegrität und wirken damit indirekt über einen Verlust von
Ionen, Metaboliten, Proteinen und eine Störung des Protonengradienten zellschädigend
(Ramos et al., 2002). Die zellulären Abwehrmechanismen, die als Reaktion auf diese toxischen
Substanzen ausgelöst werden, lassen sich in die folgenden Kategorien einteilen:
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