Das biotechnologisch interessante Bakterium Clostridium acetobutylicum ist durch seinen biphasischen Gärungsstoffwechsel charakterisiert: es bildet bei hohen pH-Werten die Säuren Acetat und Butyrat und nach dem Absenken des pH-Werts kommt es zu einem drastischen Wechsel des Stoffwechsels, dabei werden die zuvor gebildeten Säuren in die neutralen Lösungsmittel Aceton und Butanol umgewandelt.
In einem systematischen Ansatz wurden unter Anwendung von Chemostat-Kulturen zum ersten Mal das Wachstum mit den charakteristischen Gärungsprodukten, das Proteom (2D PAGE) und das Transkriptom (DNA Micro Array) bei verschiedenen pH-Werten vergleichend analysiert. Dabei wurde der kritische pH-Wert ermittelt, bei dem der Organismus seinen Stoffwechsel von Säure- auf Lösungsmittelbildung umstellt. Ebenso konnten Markerproteine oder -gene für die Säurephase und Lösungsmittelphase herausgestellt werden. Eine "Knock-Out"-Mutante eines potentiellen Schlüssel-Proteins, welches für den Wechsel des Metabolismus eine entscheidende Rolle spielen könnte, wurde hinsichtlich Wachstum, Proteom und Transkriptom bei unterschiedlichen pH-Werten untersucht. Weiterhin konnten anhand von Butanol-Stress Experimenten bestimmte Gene aufgezeigt werden, dessen Transkription strikt an den pH-Wert bzw. an vorhandenes Butanol gekoppelt sind.
Insgesamt liefert diese Arbeit einen globalen Überblick über die Protein- und Transkriptmuster von Chemostat-Zellen bei unterschiedlichen pH-Werten und gibt neue Einblicke in den komplexen Wechsel des Metabolismus von C. acetobutylicum.