Entwicklung alternativer Methoden zur Nukleotid- Analytik in der ...

1. Einleitung 6
Wachstumsrate (Ryll, 1992). Besonders in Hinblick auf die Produktqualität kann eine
frühzeitigere Erkennung einer Zustandsänderung der Zellen von entscheidender
Bedeutung sein.
1.3.4 Extrazelluläre Nukleobasen
Ein Zusammenhang zwischen den Konzentrationen extrazellulärer Nukleobasen
wie Xanthin und Uracil und dem Wachstumsverhalten von Zellen wurde bei Hochzelldichte-Kultivierungen
von Escherichia coli entdeckt (Rinas et al., 1995). Durch die
Limitierung eines Medienbestandteiles - in der Regel der Kohlenstoffquelle - kam es
zum Übergang von der exponentiellen in die stationäre Wachstumsphase. Gekoppelt
an diese metabolische Streßsituation war stets die Akkumulation von Xanthin und
Uracil im Medium. Als Ursprung hierfür wurde der Abbau ribosomaler RNA nachgewiesen
(Kaplan et al., 1975) und nicht die Freisetzung instabiler Zellbestandteile. Für
Uracil konnte gezeigt werden, daß besonders in der späten stationären Wachstums-
phase die extrazelluläre Basenkonzentration bedeutend größer war als die Summe
instabiler uracilhaltiger Zellbestandteile wie z. B. mRNA, UMP, UDT, UTP, UDP-
Glucose und UDP-Galactose (Rinas et al., 1995). Bei einer vollständigen De-
gradation der Ribosomen müssen neben Uracil auch Cytosin und die beiden Purin-
basen Adenin und Guanin freigesetzt werden. Da Uracil die erste Zwischenstufe des
Cytosin-Abbaus darstellt, wurden bei den bisherigen Untersuchungen zur Be-
stimmung der extrazellulären Uracil-Konzentration stets die Summe aus dem direkt
freigesetzten und dem über den Cytosin-Abbauweg gebildeten Uracil erfaßt (Seeger,
1995). Adenin und Guanin wurden über das Zwischenprodukt Xanthin abgebaut, das
neben Uracil unter substratlimitierten Bedingungen bei E.coli-Fermentationen im
Medium nachgewiesen wurde (Rinas et al., 1995). Zusammenfassend konnte die
Degradation der rRNA bzw. die Akkumulation ihrer Abbauprodukte im Medium als
ein Signal für die Reaktion der Zellen auf Streß betrachtet werden, die stets mit einer
Änderung der Zellphysiologie verbunden war.