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Programm(anteils)bericht
Biotechnologie
keine HGF-Zuordnung
Beteiligte Institute: IBT
Verantwortlich: Prof. Dr. Christian Wandrey, IBT, c.wandrey@fz-juelich.de
Zusammenfassung
Mittelfristige Aufgaben und Ziele (IBT-1 und IBT-2)
Die Entwicklung biotechnologischer Verfahren zur Herstellung von Pharmaprodukten und
Feinchemikalien wie z.B. Vitamine oder Aminosäuren steht im Mittelpunkt der FE-Arbeiten des
Instituts für Biotechnologie. Diese Forschungs- und Entwicklungsarbeiten umfassen sowohl
grundlagenorientierte als auch anwendungsbezogene Themen. Als Biokatalysatoren stehen
hierbei insbesondere Enzyme, Mikroorganismen und tierische Zellkulturen im Zentrum. Um
die Syntheseleistungen dieser verschiedenen biologischen Systeme gezielt verbessern zu
können (protein design, metabolic engineering), sind umfangreiche Untersuchungen zur
Struktur und Funktion von Enzymen sowie zum Stoffwechsel und dessen Regulation
erforderlich, wozu die modernsten Technologien eingesetzt werden. Ferner werden
reaktionstechnische und verfahrenstechnische Arbeiten für eine möglichst optimale Nutzung
der Enzyme, Mikroorganismen und tierischen Zellkulturen ausgeführt. Ein relativ neues und
zukunftsweisendes Feld ist die Vermehrung von blutbildenden Stammzellen aus
Nabelschnurblut von Neugeborenen.
Wesentliche Ergebnisse IBT-1
o In dem Aminosäure-produzierenden Corynebacterium glutamicum konnte durch
Überexpression des Gens für die Fructose-1,6-bisphosphatase die Verwertung von
Saccharose um etwa 70% gesteigert werden. Gen-Chip-Analysen der Temperaturinduzierten
Glutamatproduktion erlaubten die identifizierung der Gene für die
Aufnahme und Verwertung des Nebenproduktes Lactat. Mithilfe der
Fluoreszenzmikroskopie wurde gezeigt, dass die Konzentration an Polyphosphat, das
in C. glutamicum in Form von intrazellulären Granula, die bisher nur in C. diphtheriae
bekannt waren, gespeichert wird, sich in Abhängigkeit von der Wachstumsphase
verändert. Ausserdem konnte nachgewiesen werden, dass C. glutamicum bei
Phosphatmangel eine Nucleotidase zur Nutzung extrazellulärer Organophosphate
sezerniert.
o Es hat sich in den letzten Jahren gezeigt, dass das industriell genutzte und
apathogene Bakterium C. glutamicum eine ähnliche Zellwand wie der Erreger der
Tuberkulose Mycobacterium tuberculosis besitzt. Es wurden deshalb grundlegende
Mechanismen der Zellwandsynthese in dem gut kultivierbaren Bakterium C.
glutamicum untersucht. Mithilfe 13-C-markierter Fettsäuren, der Analyse gebildeter
Lipide, sowie definierten Mutanten gelang es, ein Modell zum Mechanismus der
Mykolsäuresynthese zu erstellen. Hierbei wird eine intermediär gebundene Fettsäure
zur Aktivierung des -Kohlenstoffatoms carboxyliert und dadurch die Einführung der für
die Mykolsäuren typischen Verzweigung durch eine Polyketidsynthase ermöglicht.
o Im Rahmen der Analyse des PhoS-PhoR-Zweikomponenten-
Signaltransduktionssystems, das wichtig für die Anpassung von C. glutamicum an
Phosphatmangel ist, wurden die membrangebundene Sensorkinase PhoS sowie der
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