Microarray-Printer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Microarray Spotter mit Hybridisierstation und hochauflösendem Scanner wurde zur Produktion von Microarrays für eine Reihe verschiedener Projekte genutzt. In erster Linie handelte es sich dabei um Projekte zur Identifizierung aktiver Stoffwechselwege in Prokaryonten. Bei einem aktiven Wachstum dieser Organismen kann man davon ausgehen, dass aktive Stoffwechselwege einer fortwährenden Transkription der zugehörigen Gene bedürfen und umgekehrt eine Transkription meist unterbleibt, wenn die betreffenden Stoffwechselwege nicht benutzt werden. Das Transkriptom ist bei Prokaryonten auch weitgehend deckungsgleich mit dem Proteom, nur ist das Transkriptom experimentell vollständiger zugänglich, da die Transkription aller Gene, also etwa auch der Gene von Membranproteinen leicht zu erfassen ist. Gegenüber der Anwendung von Sequenzierungstechniken zur Transkriptionsanalyse haben die im eigenen Labor gespotteten Microarrays den Vorteil, um mehr als eine Größenordnung günstiger zu sein, sofern man viele Experimente mit bestimmten Organismen durchzuführen hat, für die ein Oligonukleotidbibliothek zur Verfügung steht. Es können dann alle notwendige Kontrollen und Wiederholungen der Experimente sowie weitere Nachfolgeexperimente ohne hohe Zusatzkosten flexibel realisiert werden. Bei den bearbeiteten Projekten handelt es sich vor allem um Untersuchungen zum Aminosäure- und Zentralmetabolismus von Bacillus licheniformis Stämmen sowie um Untersuchungen zum Fermentationsstoffwechsel von Clostridium ljungdahlii und von Clostridium acetobutylicum. Bei dem letztgenannten solventogenen Clostridium war insbesondere das Umschalten von der sogenannten Acidogenese zur Solventogenese Gegenstand intensiver Untersuchungen. Um Unterschiede in der Genexpression durch veränderliche Wachstumsraten sowie Produkt- und Substratkonzentrationen auszuschließen, wurden die Versuche in Phosphat-limitierten Chemostaten durchgeführt. Dieser Versuchsaufbau erlaubte es, nur durch Variation des pH-Wertes ein Umschalten auf die Solventogenese zu erreichen. So konnten sehr zuverlässig Gene definiert werden, die während der Acidogenese und/oder der Solventogenese exprimiert werden, sowie Gene, bei denen ausschließlich beim Umschalten zwischen beiden Zuständen Transkriptbildung nachweisbar ist. Mit Hilfe von Transkriptionsanalysen an kontinuierlichen Kulturen von Mutanten in Genen des Zentralstoffwechsels konnte dieses Bild noch wesentlich verfeinert werden. Diese Untersuchungen führten zu einem wesentlich verbesserten Verständnis der Vorgänge beim Umschalten von C. acetobutylicum zwischen zwei verschiedenen, charakteristischen physiologischen Zuständen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2011) Proteomic and transcriptomic elucidation of the mutant Ralstonia eutropha G+1 with regard to glucose utilization. Appl Environ Microbiol. 77(6):2058-70
Raberg M, Peplinski K, Heiss S, Ehrenreich A, Voigt B, Döring C, Bömeke M, Hecker M, Steinbüchel A
- (2011). Genome-Wide Gene Expression Analysis of the switch between acidogenesis and solventogenesis in continuous cultures of Clostridium acetobutylicum. J Mol Microbiol Biotechnol. 20(1): 1-15
Grimmler C, Janssen H, Krauße D, Fischer RJ, Bahl H, Dürre P, Liebl W, Ehrenreich A
- (2012) A transcriptional study of acidogenic chemostat cells of Clostridium acetobutylicum - Cellular behavior in adaptation to n-butanol. J Biotechnol. 161(3):366-77
Schwarz KM, Kuit W, Grimmler C, Ehrenreich A, Kengen SW
- (2012) A transcriptional study of acidogenic chemostat cells of Clostridium acetobutylicum-Solvent stress caused by a transient n-butanol pulse. J Biotechnol. 161(3):354-65
Janssen H, Grimmler C, Ehrenreich A, Bahl H, Fischer RJ
- (2012) Effect of iron limitation and fur gene inactivation on the transcriptional profile of the strict anaerobe Clostridium acetobutylicum. Microbiology. 158(Pt 7):1918-29
Vasileva D, Janssen H, Hönicke D, Ehrenreich A, Bahl H
- (2012) Global transcriptional changes of Clostridium acetobutylicum cultures with increased butanol:acetone ratios. N Biotechnol. 29(4):485-93
Hönicke D, Janssen H, Grimmler C, Ehrenreich A, Lütke-Eversloh T
- (2012) Modifying the product pattern of Clostridium acetobutylicum: physiological effects of disrupting the acetate and acetone formation pathways. Appl Microbiol Biotechnol. 94(3):743-54
Lehmann D, Hönicke D, Ehrenreich A, Schmidt M, Weuster-Botz D, Bahl H, Lütke-Eversloh T
- (2013) RACK1/Asc1p, a ribosomal node in cellular signaling. Mol Cell Proteomics. 12(1):87-105
Rachfall N, Schmitt K, Bandau S, Smolinski N, Ehrenreich A, Valerius O, Braus GH
