JuSER - Forschungszentrum Jülich

Ergebnisse: 3,4-trans-CHD6.1.2 Optimierung der 3,4-trans-CHD-BiosyntheseUm die Akkumulation des Intermediats Shikimat-3-Phosphat während der Wachstumsphasezu reduzieren, wurde der E. coli-Produktionsstamm F143pC22 konstruiert (Kap. 4.1.1). DieBesonderheit bei diesem Stamm ist die chromosomale Integration der Gene aroC (kodiert fürdie Chorismat-Synthase) und aroA (kodiert für die 5-Enolpyruvylshikimat-3-Phosphat-Synthase) (Abb. 3.3). Diese Stammveränderung soll die Shikimat-3-Phosphat-Akkumulationreduzieren und den Abfluss zu Chorismat optimieren. Die eingesetzte Prozesstechnikentsprach den Vorgaben des Versuchs aus Kapitel 6.1.1.In der Abbildung 6.6 sind die Verläufe der Produktkonzentration und der Gesamtausbeutedargestellt. Die maximale Produktkonzentration am Ende des Experimentes betrug127 mmol/l (20 g/l). Nach 56 Stunden wurden insgesamt 0,79 mol 3,4-trans-CHDakkumuliert.PEP + E-4-P3,4-trans-CHD [mol]2,01,61,20,80,43,4-CHD [mmol/l]3,4-CHD [mol]20016012080403,4-trans-CHD [mmol/l]aroF aroFDAHParoBDHQShikimataroL0,00 10 20 30 40Prozesszeit [h]0aroAS-3-PEPSPAbb. 6.6:Fed-Batch Fermentation mit dem Produktionsstamm E. coliF143pC22. Links: Darstellung der Konzentration und derGesamtmenge des gebildeten Produktes 3,4-trans-CHD. Rechts:Vereinfachte Darstellung der Aromaten-Biosynthese. Dieüberexprimierten Gene sind markiert.aroC pheAChorismat tyrAentB3,4-trans-CHD entCEBAWährend der Batchphase wurden die für das Wachstum essentiellen Aminosäuren L-Tyrosin(0,3 g/l) und L-Phenylalanin (0,5 g/l) vorgelegt. Der Zulauf der Aminosäurelösung währendder Wachstumsphase entsprach den Zuflussraten bei der Fermentation mit dem StammF82pC22 (Kap. 6.1.1). Die Wachstumsphase wurde nach 13 Stunden beendet. In dieserPhase flossen 7,3 mmol L-Tyrosin und 9,6 mmol L-Phenylalanin in den Bioreaktor. DieBiomassekonzentration stieg nach dem Ende der Wachstumsphase auf fast 30 g/l.Anschließend wurde der Zulauf auf einen konstanten Wert von 2 g/h gesetzt. Die maximaleWachstumsrate von 1,2 h -1 wurde nach 5,3 Stunden erreicht (Abb. 6.7). Nach 28 Stundenwurde die maximale Biomassekonzentration von 40 g/l ermittelt.Im Laufe der Fermentation wurde Shikimat-3-Phosphat angehäuft (Abb. 6.7). Aufgrund deskontinuierlichen Zerfalls von Shikimat-3-Phosphat zu Shikimat wurde der Konzentrationsverlaufder beiden Metabolite als Summe dargestellt. Nach 23,6 Prozess-stunden wurden86