BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Diplomarbeit / Masterarbeit:
Anna Maria Erian
(2018):
Metabolic engineering of Escherichia coli for the production of meso-2,3-butanediol.
Diplomarbeit / Masterarbeit - Institut für Biotechnologie,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 107.
UB BOKU
obvsg
- Abstract:
- Die Entwicklung neuer Produktionswege für Treibstoffe ist unumgänglich um von fossilen Brennstoffen unabhängig zu werden und die Ausbreitung der globalen Erwärmung einzudämmen. Ein erfolgsversprechender Ansatz ist die Nutzbarmachung von Mikroorganismen um Metabolite herzustellen, die als Bio-Treibstoffe Einsatz finden. Im Zuge dieser Arbeit wurde Escherichia coli als Zellfabrik für die Produktion von meso-2,3-Butandiol eingesetzt, das Ausgangsstoff für die Synthese energiereicher Substanzen ist. Moderne Techniken wie das Golden Gate Klonieren wurden eingesetzt um die Interaktion von Genen aus unterschiedlichen Organismen (Enterobacter cloacae subsp. cloacae, Enterobacter cloacae subsp. dissolvens and Klebsiella oxytoca) und variierenden Promoterstärken in verschiedenen E. coli Stämmen (W, K und B Stamm) zu untersuchen und das optimale genetische Konstrukt zu finden. Zudem wurden komplexe sowie minimale Medien getestet. Mit einem rekombinanten E. coli W Stamm, der Enzyme aus E. cloacae subsp. dissolvens exprimiert, konnten 0.40 g Diole/g Glukose und 16.8 g/l meso-2,3-Butandiol in Schüttelkolben mit Minimalmedium produziert werden. Somit wurde zum ersten Mal gezeigt, dass E. coli W nicht nur in der Lage ist 2,3-Butandiol mit hoher Ausbeute zu produzieren, sondern dafür auch ein Minimalmedium ausreicht. Systematische, quantitative Bioprozessentwicklung wurde eingesetzt um eine Kultivierungsstrategie zu finden, die jene Produktkonzentrationen erzielt, die für eine anschließende Aufbereitung benötigt werden. Etliche Prozessparameter, wie pH und Sauerstoffzufuhr, wurden getestet, wobei ein Zusammenhang der Sauerstoffverfügbarkeit mit dem Verhältnis von 2,3-Butandiol zu Acetoin gezeigt werden konnte. Obwohl die Ausbeute (0.23 g/g) unter den optimierten, mikroaerophilen Kultivierungsbedingungen geringer war als im Schüttelkolben, bildet das erlangte Wissen eine gute Ausgangsbasis für weitere Arbeiten an der Prozessoptimierung für die Herstellung von 2,3-Butandiol.
- Beurteilende(r): Sauer Michael