Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die derzeitige industrielle Produktion von Biotin (Vitamin H) erfolgt auf chemischem Wege, ein effizientes biotechnologisches Verfahren ist nicht verf\u00fcgbar. Im Rahmen des Projekts sollen bisher unbekannte Biotinbiosynthesegene aus kultivierbaren und nichtkultivierbaren Mikroorganismen isoliert und charakterisiert werden. Die so isolierten Gene k\u00f6nnen als Bausteine f\u00fcr die Etablierung artifizieller Biotinbiosynthesewege in ausgew\u00e4hlten Mikroorganismen dienen. Mit rekombinanten Methoden zusammengestellte bzw. verbesserte Biotinbiosynthesewege dieser Art k\u00f6nnten als Basis f\u00fcr die Entwicklung eines fermentativen Prozesses zur Herstellung von Biotin dienen und so neue Wege als m\u00f6gliche Alternativen zur chemischen Biotinproduktion aufzeigen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMethoden, die bei der Isolierung der neuartigen Biotinbosyntheseoperons angewandt wurden, sind im Vorjahresbericht, sowie in der Publikation von Entcheva et al. (2001) beschrieben. Im laufenden Projektjahr wurde sehr viel Zeit auf eine Charakterisierung der isolierten bio-Operons mit molekularen Methoden verwendet. Hierbei handelt es sich um Sequenzierung der isolierten bio-Gene und der flankierenden Regionen. Dazu wurden im wesentlichen klassische Klonierungen und DNA-Sequenzanalysen verwendet. Weiterhin wurden initiale Funktionsanalysen durchgef\u00fchrt, um eine Einstufung der bio-Operons bez\u00fcglich der Biotinsyntheseleistung durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen. Hierbei wurden vor allem analytische Messungen vorgenommen, um die Biotinsyntheseraten in Abh\u00e4ngigkeit der Zeit und von C-Quellen im Medium zu ermitteln. Hauptnachweisverfahren, die dabei zum Einsatz kamen, waren der Nachweis von Biotin in Kultur\u00fcberst\u00e4nden mittels ELISA oder Lactobacillus-Wachstumstest. F\u00fcr das Herstellen von Biotin-\u00fcberproduzierenden Bakterien wurden klassische Klonierungstechniken verwendet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Projekts wurden bereits eine ganze Reihe sogenannter Milestones erfolgreich abgearbeitet. Zun\u00e4chst wurde nicht nur eine neue Technik f\u00fcr die Isolierung neuer Biotinsyntheseoperons aus Umweltgenbanken erarbeitet, sondern die Technik konnte auch genutzt werden, um etliche neue bio-Operons zu isolieren. Vier dieser bio-Operons wurden detailliert molekularbiologisch charakterisiert, wobei eines der bio-Operons nun Gegenstand weiterer Klonierung ist und zur Konstruktion eines Biotin-\u00fcberproduzierenden Stammes genutzt wird. Die eingeschlagene Vorgehensweise hat sich bisher als sehr erfolgreich erwiesen. Wir hoffen nun, dass wir mit Hilfe der Stammkonstruktionen und Optimierungen zumindest einige Biotin-\u00fcberproduzierende St\u00e4mme herstellen k\u00f6nnen. Zur Zeit k\u00f6nnen wir jedoch nicht absch\u00e4tzen, ob die Produktionsraten solcher Konstrukte ausreichen werden, um eine Biotinproduktion in einem biotechnologischen Verfahren kostendeckend zu etablieren. Vergleicht man die Produktionsraten von bisher in Industriepatenten beschriebenen St\u00e4mmen, so f\u00e4llt auf, dass wir mit unseren St\u00e4mmen in den Bereich von ca. 100 mg\/l kommen m\u00fcssen, um mit patentierten St\u00e4mmen konkurrieren zu k\u00f6nnen. Wir hoffen, dass wir in der verbleibenden Zeit zumindest einen Stamm konstruieren k\u00f6nnen, der diese Kriterien ann\u00e4hernd erf\u00fcllt. Letztendlich werden wir in einigen Monaten damit beginnen, m\u00f6gliche Industriepartner zu kontaktieren, um einen Fortgang des Projekts auch weiterhin zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Entcheva, P. , W. Liebl, A. Johann, T. Hartsch and W. R. Streit (2001): Direct cloning from enrichment cultures, a reliable strategy for the isolation of complete operons and genes from microbial consortia. Appl. Environm. Microbiology. 67,1:89-99<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die eingeschlagene Strategie hat im ersten Abschnitt zur Isolierung neuer z. T. sehr effizienter Biotinbiosynthesegene gef\u00fchrt. Diese bio-Operons wurden im Anschluss genutzt, um eine breite Palette von definierten Konstrukten f\u00fcr eine \u00dcberproduktion in unterschiedlichen Wirten zu erstellen. Weitere Arbeiten konzentrierten sich mit der Stammoptimierung und der damit verbundenen \u00dcberproduktion. Ziel ist es, innerhalb absehbarer Zeit aus den bereits vorliegenden Konstrukten Hochleistungsst\u00e4mme zu erhalten, die tats\u00e4chlich f\u00fcr eine \u00dcberproduktion geeignet sind. Wir stehen zur Zeit mit der Fa. RTM-Technologies in Verhandlung, um weitere bio-Operons aus Umweltproben zu isolieren und gleichzeitig Biotin-\u00fcberproduzierende Bakterienst\u00e4mme zu konstruieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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