m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

5 Einfluss von Glucoseaufnahmesystemen auf die Produktion
Kohlenstoff-Selektivität aller Metabolite des Aromatenbiosyntheseweges am Ende der
Fermentation zeigte, dass diese mit 22,8 % bei dem Stamm 20pMK12 und 23,5 % bei dem
Stamm 4pF81 annähernd gleich waren.
Um die L-Phenylalanin-Produktion eines PTS(+) und eines PTS(-)-Stamms besser
vergleichen zu können, wurden die Daten des Stamms 4pF20 herangezogen. Auch in
diesem Fall waren sowohl die L-Phenylalanin-Konzentration als auch die DAH(P)-Bildung,
die Shikimat-Bildung und die integrale Selektivität am Ende der Fermentation besser
als bei dem Stamm 20pMK12. Der größte Unterschied zwischen dem PTS(+)-Stamm
4pF20 und dem PTS(-)-Stamm war bei der DAH(P)-Produktion festzustellen. Demzufolge
war der Fluss in den Aromatenbiosyntheseweg bei dem PTS(-)-Stamm geringer. Die
Acetatbildung unterschied sich nicht. Es war möglich, dass der PTS(-)-Stamm aufgrund
des durch die Veränderungen auferlegten ” Metabolic burden“ insgesamt schlechter war als
der PTS(+)-Stamm. Die Deletion des Phosphotransferase-Systems hatte möglicherweise
weitergehende negative Auswirkungen auf den gesamten Stoffwechsel [Postma u. a. 1993].
Nicht ausgeschlossen ist, dass die Induktion mit 10 µmol/l anstelle von 25 µmol/l
IPTG bei dem Stamm 20pMK12 für die niedrigere Produktion mitverantwortlich war
(vgl. Abschnitt 5.2.2).
Um weitere mögliche Ursachen zu finden, sind in Abb. 5.13 zum Vergleich die Glucoseaufnahmeraten
während einer Fermentation mit dem PTS(+)-Stamm 4pF81 und dem
PTS(-)-Stamm 20pMK12 aufgetragen. Während der Produktionsphase ab t = 14 − 15 h
lag die Aufnahmerate des PTS(-)-Stammes unter der des PTS(+)-Stammes, obwohl die
Glucosekonzentration im Medium gleich war. Es war möglich, dass die Induktion zu
schwach war und somit die Kapazität des Glucose-Facilitators nicht ausreichend war oder
die Stabilität zu schlecht war.
�[mmol/(g*h)]
12
9
6
3
pts+ (5 g/l)
pts- (5 g/l)
0
0 10 20 30
Zeit [h]
40 50
[C-mol/C-mol %]
Y CO2 /Gluc
100
80
60
40
20
0
pts+ (5 g/l) pts- (5 g/l)
Abb. 5.13: Verlauf der Biomasse-spezifischen Glucoseaufnahmeraten bei Fermentationen
des PTS(+)-Stammes E. coli 4pF81 und des PTS(-)-Stammes E. coli 20pMK12 bei
5 g/l Glucose; Anteil an Kohlendioxid an der umgesetzten Glucose [C-mol %], bei dem
PTS(-)-Stamm unter der Annahme, dass die Kohlenstoffbilanz geschlossen werden kann
84