Dokument 2.pdf - OPUS-Datenbank - Universität Hohenheim

3 Einleitung
Pseudomonas putida KT2440 und dessen Blockade spielen dabei eine entscheidende
Rolle. Hierbei rückt auch die generelle Regulation des Kohlenstoffstoffwechsels von P.
putida in den Fokus des Interesses.
3.2.5 Biotransformation von Terpenoiden
Terpene stellen eine umfangreiche Stoffklasse (mehr als 10.000 verschiedene Substanzen),
deren Namen auf Pinienöl (α-Pinen) zurückzuführen ist, dar. Sie sind Hauptbestandteil
von ätherischen Ölen und werden vor allem als Duft- und Geschmacksstoffe
sowie zu pharmakologischen Zwecken eingesetzt. Terpene können sowohl in azyklischer
als auch in zyklischer Struktur vorliegen. Die Namen der einzelnen Substanzen leiten
sich meist vom Namen des Organismus ab, aus welchem die erste Isolation erfolgte
(Citronellol, Geraniol, etc.). Ein Großteil der Terpene ist der Gruppe der sekundären
Pflanzenstoffe zuzuordnen. Die biologische Klassifizierung dieser Gruppe gelang mit
der Formulierung der Isoprenregel durch Wallach und Ruzicka (Wallach, 1885; Ruzicka,
1953). Terpene setzten sich demnach aus einem Grundgerüst von Isopreneinheiten
(C 5 -Körpern) zusammen, wobei Monoterpene aus zwei, Sesquiterpene aus drei
dieser Einheiten bestehen. Tragen Terpene funktionelle Gruppen, werden sie als Terpenoide
bezeichnet. Die Biosynthese von Terpenen, welche von Bloch und Lynen (Bloch,
1964; Lynen, 1964) aufgeklärt wurde (Mevalonat-Weg), offenbarte, dass nicht Isopren
sondern Isopentenylpyrophosphat den Grundbaustein der Terpene bei deren Synthese
darstellte. Isopentenylpyrophosphat wird über Mevalonat aus Acetyl-CoA in mehreren
Schritten synthetisiert (Chaykin et al., 1958; Lynen et al., 1958).
Der Abbau von Terpenoiden durch Mikroorganismen wurde erstmals von Seubert (1960)
in Pseudomonas citronellolis beschrieben. Außer Pseudomonas citronellolis sind noch
einige weitere Pseudomonaden wie zum Beispiel Pseudomonas aeruginosa und Pseudomonas
fluorescens zum Wachstum auf Terpenoiden befähigt. Ein Großteil der bekannten
Stämme verfügt jedoch nicht über diese Fähigkeit, weshalb im Rahmen dieses
Teilprojekts Pseudomonas aeruginosa anstelle des Referenzstammes Pseudomonas
putida KT2440 verwendet wurde. In P. aeruginosa erfolgt der Abbau von Citronellol
durch dessen Oxidation zu Citronellsäure und anschließender Aktivierung mittels
Acetyl-CoA. Das so gebildete Citronellyl-CoA wird über den „Acyclic Terpene Utilization
(atu)“-Weg und anschließender β-Oxidation zu 3-Methyl-Crotonyl-CoA metabolisiert,
welches wiederum in den Leucin/ Isovaleriansäure-Stoffwechsel eingeschleust und
zu Acetyl-CoA abgebaut wird (Díaz-Pérez et al., 2004; Höschle et al., 2005; Förster-
Fromme et al., 2006). Die für einen Großteil dieser Schritte verantwortlichen Gene
befinden sich im atu- bzw. liu-Gencluster und konnten bereits entsprechenden Enzymen
zugeordnet werden (Höschle et al., 2005). Um weitere, am Abbau von Terpenoiden
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