Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Mikrobiologie

Betreuer: Prof. Dr. Hubert Bahl



Dipl.-Biol. Michael Scheel
(e-mail: michael.scheel@uni-rostock.de )

Entwicklung und Anwendung eines Hochdurchsatz-Screenings zur Optimierung der biotechnologischen Butanolproduktion

Bemühungen, die Butanolproduktion von Clostridium acetobutylicum durch rationelle Metabolic Engineering-Verfahren zu steigern, führten bislang nur bedingt zum Erfolg. Da ein jeweiliger Phänotyp von zahlreichen unbekannten Parametern bestimmt wird, kann eine inverse Strategie von Nutzen sein, um einen interessanten Phänotyp zu selektieren. Die grundlegende Voraussetzung für den Einsatz solcher kombinatorischen Metabolic Engineering Strategien ist das Vorhandensein einer geeigneten Screening-Methode. Aus diesem Grund wurde innerhalb dieser Arbeit ein semi-quantitativer Assay entwickelt, um Butanol und Ethanol in Kulturen von C. acetobutylicum messen zu können. Die Eignung des Screening-Systems wurde anhand zweier Beispiele evaluiert. Zunächst wurde der Wildtyp von C. acetobutylicum chemisch mutagenisiert und in einem Vorselektionsschritt hohen Butanol-Konzentrationen ausgesetzt. Das Screening der Population führte zur Identifikation von vier Mutanten, deren Butanolproduktion im Vergleich zum Wildtyp verbessert war. Das zweite Anwendungsbeispiel basierte auf einem C. acetobutylicum-Stamm, der durch eine verringerte Aceton- und Butanolbildung gekennzeichnet war. Nach chemischer Mutagenese des Stamms wurde die Population analysiert. Im Ergebnis zeigten drei Stämme eine zum Parentalstamm signifikant erhöhte Butanolproduktion. Somit konnte die Eignung eines Hochdurchsatz-Screenings bestätigt werden, welches neue Perspektiven für das kombinatorische Metabolic Engineering solventogener Clostridien eröffnet.