Verbundprojekt: Autotrophe Produktion / Beschreibung Teilprojekt |
| Teilprojekt 3: Stabile Produktion verschiedener Cyanophycin-Derivate |
| Laufzeit: 01.09.09-28.02.13 |
| Projektleiter: |
| Prof. Dr. Alexander Steinbüchel, Westf. Wilhelms-Universität Münster |
| Cyanophycin ist ein ribosomal-unabhängig synthetisiertes Polyamid bestehend aus den Aminosäuren Aspartat und Arginin, wobei die β-Carboxylgruppe jedes Aspartatrestes über eine Amidbindung mit der α-Aminogruppe von Arginin verbunden ist (Abb. 1). |
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| Die Polymerisierung von Aspartat und Arginin und damit die Biosynthese von Cyanophycin wird von einem einzigen Enzym katalysiert, der Cyanophycin-Synthetase (CphA). Anwendungen verschiedener Abbauprodukte von Cyanophycin finden sich insbesondere in der Industrie sowie im medizinischen Bereich. So ist Poly(Aspartat) z.B. eine Alternative zu nicht biologisch abbaubaren Polyacrylaten und bietet sich als Materialbestandteil von Dialysemembranen oder als Trägermatrix für verschiedenste Medikamente an. Insbesondere für die Synthese neuer Dipeptide ist die Produktion von Cyanophycin-Varianten mit erhöhten Anteilen an Citrullin, Lysin oder Ornithin anstelle von Arginin von Interesse. Dipeptide bestehend aus Asp-Lys, Asp-Cit oder Asp-Orn neben Asp-Arg könnten die bereits bestehenden Anwendungsfelder ernorm erweitern. Die Synthese neuer Cyanophycin-Varianten soll durch metabolic engineering von R. eutropha erreicht werden. Dabei werden Plasmid-basierte Abhängigkeitssysteme zur stabilen Expression von Fremd-DNA eingesetzt, um eine Plasmidstabilität ohne externen Selektionsdruck wie z.B. durch Antibiotika zu erreichen. Plasmid-basierte Abhängigkeitssysteme konnten bereits für R. eutropha und E. coli etabliert und zur gesteigerten rekombinanten Synthese von Cyanophycin eingesetzt werden. |
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Referenzen: |
| Fleige C, Kroll J, Steinbüchel A (2011) Establishment of an alternative phosphoketolase-dependent pathway for fructose catabolism in Ralstonia eutropha H16. Appl Microbiol Biotechnol 91:769-776 |
| Kroll, J., Steinle, A., Reichelt, R., Ewering, C. and Steinbüchel, A. (2009) Establishment of a novel anabolism-based addiction system with an artificially introduced mevalonate pathway: complete stabilization of plasmids as universal application in white biotechnology. Metab. Eng. 11: 168-177. |
| Steinle, A., Bergander, K. and Steinbüchel, A. (2009) Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for production of novel cyanophycins with an extended range of constituent amino acids. Appl. Environ. Microbiol.75: 3437-3446. |
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