Redesign allosterischer Regulation von Enzymen für eine selbst-regulierende und dynamische Kontrolle von Stoffflüssen in der mikrobiellen Produktion von Aminosäuren

• Antragsteller: Professor Dr. An-Ping Zeng
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik ; Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 203132763

Ziel dieses Projektes ist es, die allosterische Regulation von Enzymen zwecks einer selbstregulierenden und dynamischen metabolischen Kontrolle in Bioproduktionsprozessen neu zu entwerfen. Mit Homoserin-Dehydrogenase (HSD) und Lysinbiosynthese als Modellsystem werden wir Lysin als Signalmolekül zur Kontrolle des Stoffflusses in den Threoninstoffwechselweg implementieren; letzterer ist für das Zellwachstum notwendig, jedoch unerwünscht für die Lysinproduktion. Unterschiedliche HSD-Varianten mit modifizierter allosterischer Regulation werden entwickelt. Diese Varianten werden zur Konstruktion von Corynebacterium glutamicum-Mutanten herangezogen, deren Stoffflussverteilung und Veränderung analysiert werden. Mit unserem Ansatz soll die Aktivität des Enzymes HSD nach physiologischen Zuständen der Zellen während des Prozesses - insbesondere nach der zellulären Lysinkonzentration - adjustiert werden. In der Phase des Zellwachstums, in der die Lysinkonzentration niedrig ist und daher die Inhibierung nicht Sterin ist, soll der Stofffluss in den Threoninstoffwechselweg für das Wachstum ausreichend sein; in der Produktionsphase wird die Inhibierung von HSD mit der Zunahme der Lysinproduktion automatisch erhöht, so dass das Substrat hauptsächlich in den Stoffwechselweg des Lysinproduktion eingeschleust wird. Mit diesem neuartigen Ansatz werden wir ein neues Werkzeug entwickeln, um einige der Hauptprobleme der konventionellen Stammentwicklung zu lösen, die durch drastische genetische Modifikation wie Überexpression oder Knockout von Genen verursacht werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen