Synthese von Feinchemikalien mit Mikroorganismen

AG Prof. Dr. Georg Sprenger

Arbeitsgebiet:

Metabolic engineering und Systembiologie von Mikroorganismen: Produktion von Aminosäuren, Vitaminen Oligosacchariden und Feinchemikalien

Das Gram-negative Bakterium Escherichia coli K-12 ist zwar molekulargenetisch sehr gut untersucht, wird aber bisher in der Biotechnologie erst selten für die Produktion von niedermolekularen Substanzen eingesetzt. Wir beschäftigen uns mit der gezielten Veränderung der Stoffwechselwege von E. coli und anderen industriell genutzten Mikroorganismen für die Produktion von Aminosäuren, Vitaminen, Oligosacchariden und Feinchemikalien.

Am Beispiel von E. coli-Zellen konnte gezeigt werden, dass der Aromatenbiosyntheseweg (Shikimisäureweg) erfolgreich zur Produktion von aromatischen Aminosäuren wie L-Phenylalanin oder L-Tryptophan optimiert werden konnte. Ebenso konnten andere, von Chorismat abgeleitete Substanzen wie z.B. Cyclohexadien-Transdiole, Aminocyclitole, Tocotrienol oder Violacein (über die Zwischenstufe L-Tryptophan) gewonnen werden. Weitere Untersuchungen betreffen den Pentosephosphatweg, Isoprenoidbiosynthese und die Regulation der Glykolyse.

Im Rahmen eines Kooperationsprojekts im Rahmen des DFG-Sonderforschungs-bereichs SFB 706 mit dem IBVT (Prof. Reuss, Univ. Stuttgart) wurden Untersuchungen zur Gewinnung von Carotinoiden (Lycopin und Astaxanthin) und einer Vitamin E-Komponente (delta-Tocotrienol) mit E. coli K-12 durchgeführt. Hierbei wurde gezeigt, dass die gezielte chromosomale Integration einzelner Gene Vorteile gegenüber der plasmid-basierten Expression haben kann.

Weitere Arbeiten befassten sich mit der Verwendung nachwachsender Rohstoffe (Glyzerin aus der Biodieselproduktion) zur Gewinnung von aromatischen Aminosäuren und Feinchemikalien für organische Synthesen (abgeschlossenes DBU-Projekt). In der Fortsetzung dieses Ansatzes befassen wir uns in einem DFG-Projekt (gemeinsam mit Prof. D. Weuster-Botz, TU München) mit der Produktion von L-Phenylalanin auf Basis von Glyzerin.

In einer Kooperation mit Prof. C. Wittmann (TU Braunschweig) wurden E. coli-Tryptophanproduzenten für die Gewinnung von Violacein erfolgreich eingesetzt.

In einem Projekt der Baden-Württemberg-Stiftung (Glykomik/Glykobiologie) untersuchen wir die biotechnologische Herstellung von fucosylierten Oligosacchariden.

In einem Teilprojekt des DFG-Schwerpunkts InKomBio (SPP 1395) befassen wir uns –gemeinsam mit den Kollegen des ISYS (Prof. O. Sawodny) und des NT (Prof. M. Bossert, Univ. Ulm) - mit der evolutiven Adaptation der Informations-übertragung in regulatorischen Netzwerken von E. coli –Zellen.

Die Erkenntnisse des Metabolic Engineering, die bei der Untersuchung von E. coli gewonnen wurden, wurden auch in einem BMBF-Verbundprojekt der Universitäten Stuttgart und Hohenheim mit dem Industriepartner BASF („Systembiologie in Pseudomonas für die industrielle Biokatalyse“) auf die Untersuchung von Pseudomonas putida übertragen um durch Metabolic Engineering neue Produkte zu erzielen.

In einem neuen BMBF-Gemeinschaftsprojekt (ReCOgNice) mit Partnern aus Stuttgart (Prof. Takors, Prof. Sawodny) und von der Univ. Tübingen (Dr. Bonin) werden Regulationsvorgänge der C-, O-, und N-Stoffwechselwege von E. coli-Zellen untersucht.

Publikationen zum Arbeitsgebiet Synthese von Feinchemikalien mit Mikroorganismen

Weitere Arbeitsgebiete:  C-C-Bindungen knüpfende Enzyme

 

Kontakt

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Prof. Dr.

Georg Sprenger

Leitung Institut für Mikrobiologie

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