http://www.tu-braunschweig.de http://sfb578.tu-braunschweig.de
Geschäftsführung
Mitglieder
Ziele
Projektbereiche
Publikationen
Presse
Preise
Termine
Kontakt
Impressum
 
english version

B4 Systembiotechnologie der Produktbildung durch Aspergillus niger

(Jahn/Nörtemann/Jänsch)

Im Rahmen des SFB 578 sollen rekombinante Glycosyltransferasen und Antikörper durch den filamentösen Pilz Aspergillus niger produziert werden. Die Produktbildung korreliert dabei stark mit den Wachstumsbedingungen und der Morphologie des Pilzes. Parameter, wie die verfügbare Kohlenstoff-, Phosphor-, Stickstoff- und Schwefelquelle sowie Temperatur, Sauerstoffpartialdruck, pH-Wert und Osmolarität wirken sich direkt auf das Wachstum von A. niger und die damit verbundene Produktionsleistung aus. Gleichzeitig wird im Produktionsprozess die Morphologie in hohem Maße durch die fluiddynamische Beanspruchung im Bioreaktor beeinflusst (Teilprojekt B3, Hempel/Krull). Eine gerichtete Optimierung des Produktionsprozesses bedarf daher exakter molekular- und zellbiologischer Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen Wachstumsbedingungen, Zellmorphologie und Produktivität.

Durch einen systembiotechnologischen Ansatz sollen die Parameter von A. niger auf Ebene der gesamtzellulären Transkription, Translation und Stoffwechselaktivität bestimmt werden, die für die Produktion rekombinanter Proteine entscheidend sind. Unter Verwendung von DNA-Microarrays (Fa. Affymetrix) soll zunächst eine Transkriptomanalyse von A. niger kultiviert unter standardisierten Bedingungen im Bioreaktor durchgeführt werden (mit Teilprojekt B3, Hempel/Krull). Dabei steht die Regulation der Transkription in Abhängigkeit von der Produktion einer rekombinanten Glycosyltransferase oder Glucoamylase im Mittelpunkt (mit Teilprojekt B2, Hempel/Horn). Gewonnene Daten sollen mit einer parallelen Proteomanalyse mittels zweidimensionaler Gelelektrophorese und Massenspektrometrie korreliert werden. Somit lassen sich durch die Produktion eines rekombinanten Proteins bedingte Veränderungen in der zellulären Proteinzusammensetzung erkennen. Abgerundet wird die systembiologische Analyse durch eine Metabolombestimmung über 13C-markierte Vorläufermoleküle und Massenspektrometrie daraus entstehender Stoffwechselzwischenprodukte (mit Teilprojekt B5, Deckwer). So kann parallel zu den Genexpressionsdaten der zugehörige Stoffwechselfluss erfasst werden. Die theoretische systembiotechnologische Integration aller Daten mittels Bioinformatik soll in Zusammenarbeit mit Teilprojekt B6 (Zeng) zur Modellbildung der für die Proteinproduktion, Kultivierung und Pelletbildung wichtigen molekularen Prozesse von A. niger führen. Erfasst werden dabei zentrale Änderungen und Limitationen der Genexpression sowie des resultierenden Stoffwechselflusses durch rekombinante Proteinproduktion. Den so erkannten limitierenden Schritten des Produktionsprozesses kann nun mittels gerichteter Mutagenese, Proteindesign sowie Änderung der Medienzusammensetzung und Fluiddynamik im Reaktor gezielt entgegengewirkt werden (mit Teilprojekten A1 (Jahn), A3 (Buchholz/Hofer), A6 (Dübel), B2 (Hempel/Horn), B3 (Hempel/Krull)). Abgeleitete neue Produktionsstämme und Kultivierungsbedingungen werden dann wieder systembiologisch analysiert. Dieser zyklisch iterative Prozess soll einerseits helfen, einen Produktionsprozess rational zu optimieren, anderseits aber auch allgemeine Prinzipien rekombinanter Proteinproduktion berechenbar und technisch zugänglich zu machen.

<< zurück zum Überblick