Operation erfolgreich – Patient tot. Für ihre wirtschaftliche Nutzung in der Industrie müssen Mikroben biotechnologisch zu Hochleistungsproduzenten getrimmt werden. Die »unnatürlich« hohen Produktkonzentrationen sind jedoch häufig toxisch für die Zellen. Die meisten Mikroben, wie etwa E. coli und Saccharomyces cerevisiae, reagieren hochempfindlich gegenüber Monoterpenoiden.
Die wirken in hoher Konzentration wie organische Lösungsmittel und das verträgt der »Patient« Mikrobe gar nicht gut. Niedrig konzentriert verleihen Monoterpenoide zum Beispiel Orangen und Pfefferminze ihren charakteristischen Duft. Deshalb sind sie beliebt als Duft- und Aromastoffe, werden aber auch in Medizin und Landwirtschaft eingesetzt.
Einige wenige Mikroorganismen wie das Bodenbakterium Pseudomonas putida können aber doch in Anwesenheit solcher Substanzen wachsen. Sie sind ein guter Ausgangspunkt für die Entwicklung von solventtoleranten Produktionsstämmen. Die Bakterien schützen sich durch mehrere Faktoren vor der cytotoxischen Wirkung der Lösungsmittel. Einer davon ist die Aktivierung von spezifischen Export-Pumpen, die die Fremdstoffe aus den Zellen beseitigen.
Native und rekombinante P. putida-Stämme waren schon öfter die Stars in biotechnologischen Prozessen zur Umwandlung erneuerbarer Rohstoffe1. Am DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) wurden sie für die Produktion der Monoterpenoide Perilla-2–4 und Geraniumsäure5 oder Hydroxy-1,8-cineol6 genutzt. Der Naturstoff Perillasäure dient als hautfreundliches Konservierungsmittel in Cremes und Shampoos. Derzeit wird am DFI untersucht, wie genau die Mechanismen der hohen Monoterpenoid-Toleranz von P. putida funktionieren. Daraus können dann maßgeschneiderte Prozesse entwickelt werden, bei denen das Problem der Produkttoxizität gar nicht erst auftritt.
Bildquelle(n):iStockphoto
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