Optimierung der Expression und Reinigung von Streptavidin<\/p>\n
Streptavidin ist ein Protein aus dem Bakterium Streptomyces avidinii<\/em>. Aufgrund seiner einzigartigen Bindeeigenschaften an das Vitamin Biotin findet es Anwendung in einem vielf\u00e4ltigen molekularen Methodenspektrum, wie z.B. in der DNA-Analytik, dem Nachweis von Trinkwasserkeimen, der medizinischen Diagnostik oder der Reinigung von Proteinen und ersetzt dabei viele vormals radioaktive Detektionsverfahren.\u00a0\u00a0<\/p>\n Probleme in der Herstellung und Reinigung des Proteins bedingen seinen hohen Preis. Im Rahmen dieser Promotionsarbeit sollen daher ressourcenschonende Verfahren entwickelt werden, mit denen das Produkt vereinfacht hergestellt und gereinigt werden kann, um es kosteng\u00fcnstiger verf\u00fcgbar zu machen. Das Projekt gliedert sich dabei in drei Teile.\u00a0<\/p>\n 1.) Durch eine verfahrenstechnische Optimierung werden Prozesse konzipiert und untersucht, um eine effiziente Streptavidin-Herstellung mithilfe des filament\u00f6s wachsenden Ursprungsorganismus Streptomyces avidinii<\/em> zu erm\u00f6glichen. Der Organismus wird dabei auf das Produktionsverhalten in verschiedenen Kultivierungsma\u00dfst\u00e4ben hin untersucht. Die Optimierung wird durch modellbasierte Versuchsplanungsans\u00e4tze gest\u00fctzt. Als zentrale Einflussgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr eine verbesserte Produktbildung erwies sich in den bisherigen Studien die Morphologie, zur Kontrolle derer verschiedene Methoden untersucht wurden.<\/p>\n 2.) Im zweiten Projektteil werden alternative Expressionssysteme f\u00fcr das Protein gentechnisch erzeugt und in rekombinanten Prozessen genutzt. Hierbei soll die Toxizit\u00e4t von Streptavidin, die ein zentrales Problem solcher Systeme darstellt, minimiert, und so alternative Organismen f\u00fcr die Streptavidin-Herstellung zug\u00e4nglich gemacht werden. Derzeit befinden sich Organismen verschiedener Komplexit\u00e4t in der Charakterisierungsphase im Bezug auf ihre Eignung f\u00fcr die Streptavidin-Herstellung. Die finale Evaluierung der Produktionsorganismen zielt auf die Konzipierung m\u00f6glichst \u00f6kologischer Produktionsbedingungen im Bezug auf das verwendete Substrat und die notwendige Prozesslaufdauer ab und soll im den Bioreaktor-Ma\u00dfstab erfolgen.<\/p>\n 3.) Im dritten Projektteil soll die Etablierung einer neuen Reinigungsstrategie f\u00fcr das Produkt Streptavidin erfolgen, da die derzeitige Methode mit Stabilit\u00e4tsproblemen behaftet ist, weshalb das Material h\u00e4ufig erneuert werden muss, und zudem auf ein sehr kostspieliges Reinigungsmaterial baut. Eine neue Reinigungsmethode kann daher ma\u00dfgeblich zu einer \u00f6kologischeren Ausrichtung des Gesamtprozesses beitragen.<\/p>\n Zur Herstellung von Streptavidin mit S. avidinii<\/em> wurde im Februar 2013 eine Ver\u00f6ffentlichung im Journal of Biotechnology publiziert. Dort wird die verfahrenstechnische Entwicklung eines sogenannten Zulaufprozesses beschrieben, welcher durch deutlich gesteigerte maximale Produktkonzentrationen eine ressourcenschonendere Herstellung des Proteins erm\u00f6glicht.<\/p>\n Im Rahmen des Projektes wurde weiterhin ein schnelles Nachweisverfahren f\u00fcr Biotin-blockierte Bindestellen des Proteins Streptavidin entwickelt, welches in Engineering in Life Sciences ver\u00f6ffentlicht wurde. Dieses Verfahren erm\u00f6glicht eine gezieltere Optimierung der Medienzusammensetzung f\u00fcr die Anzucht von Streptavidin-Produzenten und die Quantifizierung der Produktqualit\u00e4t anhand der Bioaktivit\u00e4t von Streptavidin.<\/p>\n Produktionsstudien mit dem biotechnologischen Standardbakterium Escherichia coli<\/em> f\u00fchrten zu einer weiteren Publikation im Journal of Biotechnology. Der Artikel handelt von der Analyse und Optimierung vielf\u00e4ltiger genetischer und prozesstechnischer Faktoren, welche zu besseren Produktbildungseigenschaften beitragen.<\/p>\n Weiterhin wurden Artikel zur Produktion des Proteins mit den Hefen Pichia pastoris<\/em> (Biotechnology Progress) und Hansenula polymorpha<\/em> (Journal of Biotechnology) publiziert, welche sowohl verfahrenstechnische, als auch gentechnische Einflussfaktoren ber\u00fccksichtigen. F\u00fcr P. pastoris<\/em> umschlossen die Studien auch eine modellbasierte Charakterisierung der optimierten Prozessbedindungen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Optimierung der Expression und Reinigung von Streptavidin Streptavidin ist ein Protein aus dem Bakterium Streptomyces avidinii. 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