Produktion des Sesquiterpenoids α-Humulen mit Methylobacterium extorquens

Bild Forschungsprojekt
Laufzeit:  01.01.2012 - 31.12.2014      
Partner: ETH Zürich, Stiftelsen SINTEF, Rijksuniversiteit Groningen (RUG), PROMAR AS, Universität Bielefeld, INSA Toulouse, Insilico Biotechnology AG
Geldgeber:  EU
Bearbeiter:  Dr. Markus Buchhaupt
Arbeitsgruppe:  Industrielle Biotechnologie

In den letzten 10 bis 15 Jahren wurde mittels „Metabolic Engineering“ die de novo-Produktion von Terpenoiden in einigen Mikroorganismen ermöglicht, wobei die Sesquiterpenoide Amorpha-1,4-dien, Farnesen und Artemisininsäure die bekanntesten Beispiele darstellen. Nahezu alle dieser mikrobiellen Terpenoid -Zellfabriken verwenden dabei als Rohstoff Zucker, der in starker Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion steht und dessen Preis starken Schwankungen unterliegt. Dieses Projekt hatte zum Ziel, das Sesquiterpenoid α-Humulen mit Methylobacterium extorquens ausgehend von der weltweit verfügbaren Kohlenstoffquelle Methanol zu produzieren. Dabei wurde das Vorkommen von Acetoacetyl-CoA als Intermediat des Zentralstoffwechsels in diesem Organismus genutzt, da dieses zugleich den Start-Metabolit des Mevalonat-Wegs darstellt. Das Einbringen dieses Terpenproduktions-Stoffwechselwegs zusammen mit einer Prenyltransferase und einer pflanzlichen α-Humulen-Synthase führte zur Bildung dieses Modellterpenoids. Die Verwendung eines effizienten Expressionssystems und die Feineinstellung der Translationsrate einiger mRNAs ermöglichte die Produktion von 1,6 g/L Humulen in einem Bioreaktor. Dieses Projekt demonstriert das Potential von M. extorquens als Plattformstamm für die Produktion hochwertiger Terpenoide ausgehend von Methanol.

 

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