BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Dissertation:
Thomas Gaßler
(2019):
Metabolic engineering of Pichia pastoris for utilization of carbon dioxide.
Dissertation - Institut für Biotechnologie,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 176.
UB BOKU
obvsg
- Abstract:
- In dieser Arbeit ist es gelungen funktionelle Autotrophie in der Hefe Pichia pastoris zu entwerfen und zu realisieren. Dies wurde durch eine gezielte Umgestaltung des Stoffwechselweges zur Assimilierung von Methanol zu einer CO2 – Assimilierung erreicht. Die fehlenden Schritte zwischen dem Xylulose Monophosphat Zyklus zur Methanol Assimilierung in Hefe und dem pflanzlichen Calvin Benson Bassham Zyklus zur CO2 Fixierung wurden identifiziert und in die Hefe P. pastoris integriert. Dies wurde durch eine neuartige Technologie des Genom–Editierens basierend auf CRISPR/Cas9 ermöglicht. Die lokal definierte Überproduktion dieser heterologen Enzyme erlaubt es das Peroxisom zu einem CO2-Fixierungskompartment umzuwandeln. Des Weiteren wurde in diesen Stämmen die Assimilierung von Methanol blockiert, was zu einem synthetisch chemoorganoautotrophen Organismus führt, welcher CO2 als einzige Kohlenstoffquelle nutzt und dabei Methanol als Energiequelle oxidiert. Die Funktionalität dieses synthetischen Stoffwechselweges wurde durch verschiedene Wachstumsversuche mit CO2 als einziger Kohlenstoffquelle bewiesen. Durch ein Markierungsexperiment mit 13C angereichter Biomasse konnte der Einbau von CO2 direkt nachgewiesen werden. Der Vorteil der peroxisomalen Lokalisierung des Stoffwechselweges wurde durch entsprechende Kontrollexperimente gezeigt. Die Anwendbarkeit dieses Systems wurde durch die Produktion von Milchsäure und dem humanen Protein Serum Albumin unter chemoorganoautotrophen Bedingungen getestet. Diese Arbeit könnte die Basis für die Entwicklung einer neuartigen Hefetechnologie darstellen, welche CO2 in hochwertige Produkte wie zelluläre Biomasse, Chemikalien, Proteine und Enzyme umwandelt.
- Betreuer: Mattanovich Diethard
- 1. Berater: Gasser Brigitte
- 2. Berater: Steiger Matthias