Pyruvat-Produktion durch acetatauxotrophe - JUWEL ...

DISKUSSION 109
4 Bildung von Lactat als Nebenprodukt
Bei den Versuchen mit E. coli YYC202 zeigte sich, dass unter bestimmten Bedingungen
Lactat als Nebenprodukt gebildet wurde . Dafür gibt es verschiedene
Erklärungsmöglichkeiten, die sich nicht gegenseitig ausschließen : (i) Aufgrund der Blockade
des Pyruvat-Abbaus steigt dessen intrazelluläre Konzentration und aktiviert allosterisch die
NAD+-abhängige D-Lactat-Dehydrogenase (LdhA), die auch unter aeroben Bedingungen
vorhanden ist. (ii) Die erhöhte Pyruvat-Konzentration verstärkt die Expression des ldhA-Gens,
was zu einer erhöhen Konzentration der LdhA führt . (iii) Eine Limitation der
Sauerstoffkonzentration oder der Atmungskettenaktivität im Vergleich zur Glykolyse-
Aktivität führt zu einem Anstieg des NADH/NAD+-Verhältnisses und verstärkt die LdhA-
Aktivität . Eine Inaktivierung des ldhA-Gens in YYC202 führte zu einer vollständigen
Eliminierung der Lactat-Bildung . Die spezifische Glucose-Verbrauchsrate von YYC202ldhA
war geringer als die von YYC202, was darauf hindeutet, dass tatsächlich die Aktivität der
Atmungskettenenzyme limitierend sein könnte. In Abwesenheit des NADH-
Überflussventils" Lactat-Dehydrogenase könnte es zu einem erhöhten NADH/NAD +-
Verhältnis kommen, das in der Folge einen reduzierten Fluss durch die Glykolyse bewirken
könnte . Es wäre interessant zu testen, ob eine Steigerung der Atmungskettenaktivität zu einer
erhöhten spezifischen Glucose-Verbrauchsrate in YYC202ldhA führt .
5 Globale Genexpressionsveränderungen in Pyruvat-Produktions- und
Nicht-Produktions-Stämmen
Durch Transkriptomanalysen mit DNA-Microarrays sollte untersucht werden, welchen
spezifischen Einfluss die Pyruvat-Produktion auf die genomweite Genexpression in E. coli
YYC202 hat und wie sich YYC202 vom Wildtyp-Stamm MG1655 unterscheidet . Um
ausschließlich pyruvatspezifische Effekte zu detektieren, wurde YYC202-pBR322 mit
YYC202-pGS87 verglichen . Um stamm- und pyruvatspezifische Effekte zu differenzieren,
wurde YYC202 sowie YYC202-pGS87 auch mit dem Wildtyp-Stamm MG1655 verglichen .
Veränderte Expression von Genen der Säureschutzantwort
Die Gene gadA, gadB, hdeAB und yhiE kodieren für Gene, die eine Schutzfunktion bei
Säure-Stress ausüben . Die mRNA-Level dieser Gene waren in dem Stamm YYC202-pBR322,
der Pyruvat produziert, mindestens 5-fach höher als im Stamm YYC202-pGS87, der kein