BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Diplomarbeit / Masterarbeit:
Johanna Wörtl
(2022):
Balancing expression levels to improve growth of the synthetic autotroph Komagataella phaffii.
Diplomarbeit / Masterarbeit - Institut für Mikrobiologie und Mikrobielle Biotechnologie,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 92.
UB BOKU
obvsg
- Abstract:
- Im Kampf gegen den Klimawandel gewinnen ein Übergang zu einer eine nachhaltigen Produktion und Methoden zur Kohlenstoffbindung immer mehr an Bedeutung. Die Umwandlung etablierter heterotropher Produktionswirte in autotrophe Organismen könnte eine Lösung für diese Probleme darstellen. Durch die Einführung eines synthetischen Calvin-Benson-Bassham (CBB)-Zyklus wurde die methylotrophe Hefe Komagataella phaffii im Jahr 2019 erfolgreich in einen autotrophen Organismus umgewandelt. Der generierte Stamm hatte eine Wachstumsrate von 0,008 h-1, die später durch adaptive Laborevolution (ALE) verbessert werden konnte. Um diese noch weiter zu steigern, wurde in dieser Arbeit eine Promotorenbibliothek („Promoter library“) erstellt, mit deren Hilfe die Expressionslevel einzelner Enzyme des Zyklus gezielt variiert werden können, um so potenziell vorteilhafte relative Verhältnisse zu erreichen. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass niedrige Expressionsniveaus des CBB-Schlüsselenzyms Prk nicht ausreichen, um autotrophes Wachstum aufrechtzuerhalten. Besser wachsende Stämme, die ALE unterzogen wurden, weisen jedoch aktivitätsmindernde Mutationen im PRK-Gen auf. Wir stellen daher die Hypothese auf, dass zumindest mittlere Expressionsniveaus notwendig sind, um den CBB-Zyklus zu betreiben, während bei hohen Expressionsniveaus das Wachstum durch zytotoxische Effekte des Enzyms Prk beeinträchtigt wird. Die Literatur zur Prk-Toxizität wurde gesichtet und einige der gängigsten Hypothesen zu deren Ursprung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die heterologe Expression von Prk das Wachstum hemmen und den intrazellulären ATP-Spiegel deutlich senken kann. Während der ATP-Spiegel durch die Integration von RuBisCO wiederhergestellt werden kann, gilt dies nicht für die Wachstumsraten.
- Beurteilende*r: Mattanovich Diethard
- 1.Mitwirkender: Ata Akyol Özge
- 2.Mitwirkender: Baumschabl Michael