Metabolic Responses to Bioreactor Inhomogeneities: Understanding the Flux to Modified Branched Chain Amino Acids

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Escherichia coli akkumuliert bei gleichzeitigem Auftreten von anaeroben Bedingungen und Glukose-Überschuss modifizierte Aminosäuren, wie z.B. Norvalin. Wir postulieren, daß die Bedingungen dafür in Fütterungszonen großskaliger Bioreaktoren existieren. Die modifizierten Aminosäuren können, wie aus der Literatur bekannt ist, in rekombinante Proteine eingebaut werden, was für pharmazeutische Proteine nicht erwünscht ist und bei anderen Prozessen die Produktqualität verändern kann. Im geplanten Projekt sollen die zellphysiologischen Grundlagen, die die Bildung dieser modifizierten Aminosäuren und deren Einbau in Proteine bedingen, untersucht werden. Da der branched chain Aminosäuresyntheseweg über Feed-back Regulation durch die Produkte sowohl auf metabolischer Ebene als auch auf Ebene der Genregulation kontrolliert wird, sowie die Schlüsselenzyme verschiedene Intermediate des Syntheseweges umsetzen können, soll ein metabolisches Modell für diesen Syntheseweg entwickelt werden, das die Synthese der modifizierten Aminosäuren einschließt. Die Untersuchungen umfassen auch Untersuchungen in einem Zweiphasen-Reaktor, der großskalierte Bioreaktoren simuliert. Das Projekt dient einem besseren Verständnis der Regulation des glykolysenahen branched chain Aminosäure Syntheseweges und der Reaktionen, die in inhomogenen Bioreaktorsystemen ablaufen.