Universität zu Köln

Boltres, Bettine (2009). Untersuchungen zum Export von Metaboliten und Xenobiotika in Corynebacterium glutamicum. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Die bakterielle Membran stellt eine semipermeable Barriere dar. Um dennoch einen stetigen Stoffaustausch mit der Umgebung zu gewährleisten, sind Transportsysteme erforderlich. Die Rolle dieser Transporter in Bezug auf den Saccharose-Metabolismus, den Export von Toxinen und die biotechnologische Anwendung wurden in dieser Arbeit untersucht. Auf Grund der fehlenden Fructokinase muss C. glutamicum während der Saccharose-Verwertung die Fruktose exportieren, um sie dann über ein spezielles Fruktose-Aufnahmesystem wieder aufzunehmen und gleichzeitig zu phosphorylieren. Dieser Exportprozess wurde eingehend untersucht. Es wurde sowohl ausgeschlossen, dass es sich dabei um Diffusion, als auch, dass es sich um sekundär aktiven Transport handelt. Daraus wurde geschlussfolgert, dass ein primär aktiver Exporter involviert ist. In einem systematischen Ansatz wurden ABC-Typ-Export-Systeme inaktiviert und in einem nachfolgenden Screening Cgl2831 und Cgl1525 als potentielle Fruktose-Exporter erhalten. Im zweiten Abschnitt wurde der Export von Toxinen in C. glutamicum untersucht. Dabei wurden für diverse Antibiotika und Toxine die "minimalen inhibitorischen Konzentrationen" für den Wildtyp bestimmt. Danach wurden in diesem Ansatz die zuvor erstellte Mutantenbank auf potentielle Toxin-Exporter durchmustert. Es wurden dabei diverse putative Toxin-Exporter identifiziert. Darunter befinden sich Cgl2012 als potentieller Makrolid- und Aminoglykosid-Exporter, Cgl0952 als potentieller Tetracyclin-Exporter und Cgl1432 als potentieller Multidrug-Exporter. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit wurden der Transport der biotechnologisch relevanten Substanz Monatin, einem Süßungsmittel, untersucht. Die Produktion wurde zur biochemischen Charakterisierung des Transportprozesses optimiert, um sicherzustellen, dass alle nötigen Cofaktoren sowie Ausgangssubstanzen in ausreichender Konzentration vorhanden sind. Allerdings war die Aktivität der Monatin-produzierenden Enzyme zu gering. Die strukturelle Ähnlichkeit zu Indol und Indol-3-Pyruvat ließ vermuten, dass ein Transporter alle genannten Substrate transportieren könnte. In einem systematischen Screening-Ansatz wurden daher einige potentielle Indol- bzw. I3P-Exporter erhalten.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Research on the export of metabolites and xenobiotics in corynebacterium glutamicum English
Translated abstract:	Abstract Language As the bacterial membrane acts as a permeability barrier, transport systems are required to allow the selective passage of nutrients and the exclusion of harmful substances. Transport processes were analyzed with focus on their participation in sucrose metabolism, the export of toxins and their biotechnological relevance. Sucrose is one of the most abundant carbon sources. In order to utilize sucrose, C. glutamicum has to perform sucrose uptake, cleavage and export of fructose which has to be reimported in order to obtain phosphorylated fructose. The reason for this is the lack of a fructokinase. Since the exporter is unknown this export process was investigated. It was ruled out that fructose export takes place via diffusion as well as by secondary active transport. Concluding that it has to be primary active transport a systematical screening was performed using a mutant library with strains being disrupted in certain transporter encoding genes. Cgl2831 and Cgl1525 could be discovered as putative fructose exporters. In the second part the export of antibiotics and toxins was investigated. Therefore the "minimal inhibitory concentration" for a number of toxins for the C. glutamicum wildtype was determined. Using this information the already mentioned mutant library was screened for candidates with increased sensitivity towards toxins. As a result Cgl2012 was found to be a putative macrolide and aminoglycoside transporter, Cgl0952 a putative tetracycline exporter and Cgl1432 a putative multidrug exporter. The last part was dedicated to the transport of the biotechnologically relevant substance Monatin, a sweetener. The production was optimized in order to ensure supply of all precursors and cofactors. However, Monatin production enzyme activities are limiting the synthesis. It was presumed that one exporter could transport also the structurally related substances indole and indole-3-pyruvate which occur during synthesis. Therefore some putative indole and I3P exporters were obtained in a methodical screening. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Boltres, Bettine bboltres@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-27775
Date:	2009
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Chemistry > Institute of Biochemistry
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Corynebacterium , glutamicum , Export German
Date of oral exam:	23 June 2009
Referee:	Name Academic Title Krämer, Reinhard, Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2777