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Projekt
Filamentöse Co-kulturen: vom Screening zur Bioprozessentwicklung (Co-Pilot)
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Miriam Agler-Rosenbaum; Professor Dr.-Ing. Jørgen Magnus, seit 12/2023
Fachliche Zuordnung
Bioverfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427899901
Die Co-Kultivierung von zellulolytischen Pilzen und filamentösenBodenbakterien auf Zellulosesubstraten stellt einenvielversprechenden Ansatz für die Entdeckung und Produktion vonNaturstoffen dar. Aufgrund der Komplexität sind filamentöse Co-Kulturen kaum untersucht und charakterisiert. Im vorgeschlagenenProjekt wird der Zelluloseabbauer Trichoderma reesei mitverschiedenen Streptomyces-Stämmen kombiniert, um die Produktionneuartiger Naturstoffe in der letztgenannten Gattung systematisch zuerschließen. Die Arbeit basiert auf unserer Erfahrung mit einer Modell-Co-kultur von T. reesei und Streptomyces coelicolor, welchesFarbstoffe und Antibiotika produziert. Für diese Co-kultur haben wireine fluoreszenzbasierte Methode zur Verfolgung derPopulationsdynamik und nicht-invasive Methoden zur Analyse desStoffwechsels und der Pigmentbildung etabliert. Um das Screeningder Populationsdynamik vieler verschiedener Co-Kulturen unterVerwendung nicht-markierter Streptomyces-Stämme zu ermöglichen,wird eine Methode basierend auf Autofluoreszenz-Profiling inKombination mit fluoreszenzmarkiertem T. reesei etabliert. DurchMetaanalyse von Rein- und Co-Kulturen verschiedenerStreptomyces-Stämme können Korrelationen zwischenLeistungsindikatoren und dem Co-Kulturverhalten hergestellt werden.Dabei erwarten wir vor allem große Leistungsunterschiede inAbhängigkeit von der Morphologie. Um diese systematisch zuanalysieren, werden Co-kulturen eines dispergiert wachsendenKnockout-Stammes unseres Modellbakteriums S. coelicolor mit unserer etablierten Co-kultur des im Pellet wachsendenWildtypstammes von S. coelicolor verglichen. Dabei werdenPopulationsstabilität, Produktbildung, Morphologie und Rheologieüberwacht und mit den unterschiedlichenMorphologie:Leistungsergebnissen des Streptomyces-Screeningskorreliert. Dies ermöglicht es abzuschätzen, inwieweit das Cokulturverhaltenvon Streptomyces verallgemeinert und die zukünftigeGestaltung von filamentösen Co-kulturen vorhergesagt werden kann.Anschließend wird ein systematisches Up-Scaling von derMikrotiterplatte zum gerührten Fermenter für die vielversprechendstenCo-Kultivierungen durchgeführt, die während des Screeningsentdeckt wurden. Aufgrund der morphologischen Komplexität wirdangenommen, dass die Morphologie und Leistung der Co-kulturempfindlich gegenüber Änderungen in der Fluiddynamik ist. Daherwird das Scale-up basierend auf der maximalen lokalen unddurchschnittlichen volumetrischen Leistungsaufnahme durchBewertung verschiedener Rührergeometrien unter genauerUntersuchung der Morphologie und Rheologie verglichen. Alle bereitsim kleinen Maßstab angewendeten Messtechniken werden genutzt,um zu untersuchen, wie sich die biosynthetische Leistungfilamentöser Co-kulturen über Skalen hinweg verändert. Mit diesenInformationen werden wir in der Lage sein, die Interaktionen von Co-Kulturpartnern zu steuern und ein einfaches morphologiebasiertesScale-up auf den Pilotmaßstab zu ermöglichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Polen
Kooperationspartner
Dr. Tomasz Boruta
Ehemaliger Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Jochen Büchs, bis 12/2023
