Pyruvat-Produktion durch acetatauxotrophe - JUWEL ...

106 DISKUSSION
Parallel sollte die Ansäuerung des Cytoplasmas den beobachteten toxischen Effekt bewirken
(Salmond et al., 1984) .
E. coli-Stämme wie K-12 besitzen bei einem niedrigen extrazellulären pH-Wert einen
hohen transmembranen pH-Gradienten (OpH -0,9 Einheiten), da sie im allgemeinen nicht in
der Lage sind, ihren internen pH-Wert anzupassen (Padan et al., 1981) . Aufgrund der
Diffusion der Essigsäure kann folglich die intrazelluläre Acetat-Konzentration um etwa den
Faktor 10 größer sein als die extrazelluläre (Diez-Gonzalez & Russell, 1997) . Viele
Bakterien, die bei einem niedrigen pH-Wert in Anwesenheit von Acetat wachsen, können
ihren intrazellulären pH an den extrazellulären anpassen, d.h . senken (Kashket, 1987 ; Russell,
1991) . Russell (1992) postulierte, dass der niedrige OpH einen Adaptationsmechanismus
darstellt, der die Akkumulation von Acetat-Ionen in einem ansonsten stärker alkalischen
Zellinneren verhindert. Dieses Phänomen wurde z.B . auch für den E. coli Stamm 0157 :H7
beschrieben, der wie YYC202 eine ungewöhnlich hohe Acetat-Toleranz besitzt (Conner &
Kotrola, 1995) . E. coli 0157:H7 ist in der Lage, seinen OpH von 0,9 auf 0,2 zu senken, wenn
Na-Acetat dem Medium hinzugefügt wird (Diez-Gonzalez & Russell, 1997) . Unabhängig von
der extrazellulären Acetat-Konzentration übersteigt die intrazelluläre Acetat-Konzentration in
E. coli 0157:H7 300 mM nicht . Wenn jedoch die Hypothese einer erhöhten Acetat-Resistenz
durch einen verringerten OpH richtig ist, dann kann die Ansäuerung des Cytoplasmas nicht
die Ursache für den toxischen Effekt des Acetats sein .
Um Hinweise auf den Mechanismus der Acetat-Resistenz von E. coli YYC202 zu erhalten,
wäre es sinnvoll, die intrazelluläre Acetat-Konzentration sowie den intrazellulären pH bei
Wachstum auf Glucose und Acetat zu bestimmen, und zwar im Vergleich zum
komplementierten Stamm YYC202-pGS87 und zum Wildtypstamm MG1655 .
3 Vergleich der Pyruvat-Produktion aus Glucose durch verschiedene
Organismen
In der Einleitung wurden bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Pyruvat aus
Glucose mit Hilfe von vitaminauxotrophen Hefe- bzw . E. coli-Stämmen vorgestellt . Daneben
wurden in der Literatur auch Verfahren beschrieben, bei denen die Pyruvat-Produktionsphase
erst nach der Wachstumsphase startete . Beispielsweise wurde Xanthomonas campestris
zunächst in einem Medium mit Glycerin und NaN03 als C- bzw . N-Quelle kultiviert und nach
dem Ende des Wachstums aufgrund von Nitrat-Mangel Glucose hinzugefügt, die zu Pyruvat
umgesetzt wurde (Behrens & Fiedler, 1979) . Die Ausbeute war allerdings mit 0,47 Mol