Universität zu Köln

Huhn, Stephanie (2012). Identifikation und Charakterisierung von bakteriellen Carbonsäure-Transportern. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Escherichia coli und Corynebacterium glutamicum sind wichtige Modellorganismen für die biotechnologische Produktion von Aminosäuren und organischen Säuren. In beiden Organismen kommt es zur Verwertung von Carbonsäuren, aber auch zur Exkretion dieser im Lauf von Produktionsverfahren. Während der bakterielle Stoffwechsel von Carbonsäuren weitestgehend verstanden ist, ist deren Import und Export nur in wenigen Fällen geklärt. Ziel dieser Arbeit war es, genauere Kenntnisse über bakterielle Carbonsäure-Transporter zu erlangen. Dabei sollte der Pyruvatimport in E. coli identifiziert und beschrieben werden, sowie der Succinatexport in C. glutamicum eingehend charakterisiert werden. Um den Pyruvatimporter zu identifizieren wurde eine Transposonmutagenese mit anschließender Selektion auf Bromopyruvat, einem toxischen Pyruvatanalogon, etabliert. Weiterhin wurden durch radioaktive Aufnahmemessungen und Wachstumsexperimente die Kandidaten YhjE und AnsP als potentielle Pyruvatimporter eingegrenzt. Für YhjE konnte die Rolle als Bromopyruvatimporter direkt bestätigt werden. Als weiterer Kandidat wurde der TRAP Transporter YiaMNO untersucht, dessen Inaktivierung ebenfalls eine Verringerung der Pyruvataufnahmeaktivität ergab. Damit wird in E. coli der Pyruvatimport von einer Vielzahl von Transportern katalysiert, die durch nachfolge Experimente im Detail biochemisch charakterisiert werden können. Die Identifikation des Succinatexporters SucE in C. glutamicum erfolgte mit Hilfe eines bioinformatischen Ansatzes, der den Vergleich von Proteinsequenzen der Succinatproduzenten Actinobacillus succinogenes und Mannheimia succiniciproducens mit denen aus C. glutamicum umfasste. Es wurde ein Transportsystem identifiziert, dessen Inaktivierung eine signifikant geringere Exkretion von Succinat zur Folge hatte. Durch die biochemische Charakterisierung konnte die Funktion als Importsystem ausgeschlossen und die Funktion als Exportsystem bestätigt werden. Damit wurde der erste bakterielle Exporter für Succinat erfolgreich identifiziert.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum are important model organism for the biotechnological production of amino acids and organic acids. During production processes both organism utilize and also excrete carboxylates. While the bacterial carboxylate metabolism is well understood, import and export of carboxylates have not been studied in detail. Getting an increased knowledge of the bacterial carboxylate transport was the aim of this study. Therefore the pyruvate import system of E. coli as well as the succinate export system of C. glutamicum should be identified and characterized. For the identification of the pyruvate import of E. coli transposon mutagenesis, followed by a screening on the toxic pyruvate analogon bromopyruvate was established. Two candidates YhjE and AnsP have been identified as putative pyruvate import systems by measurements with radioactive labeled pyruvate and growth experiments. The function of YhjE as a bromopyruvate import system has been confirmed. As additional candidate, the TRAP transporter YiaMNO has been investigated and the inactivation of this caused a decrease of the pyruvate uptake rate as well. Therefore the pyruvate import of E. coli is catalyzed by a multiplicity of transport systems, which could be biochemically characterized in detail in following experiments. The identification of the succinate exporter SucE of C. glutamicum was achieved using a bioinformatic approach, which enclosed the comparison of protein sequences of the succinate producing bacteria Actinobacillus succinogenes and Mannheimia succiniciproducens with sequences of C. glutamicum. A transport system could be identified, whose inactivation showed a significant decrease of succinate excretion. By biochemical characterization the function of SucE as an import system could be excluded and the function as an export system could be confirmed. Therefore the first bacterial succinate export system has been successfully identified. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Huhn, Stephanie shuhn@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-45593
Date:	30 January 2012
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 Transport; E. coli; C. glutamicum; Carbonsäuren UNSPECIFIED
Date of oral exam:	30 January 2012
Referee:	Name Academic Title Krämer, Reinhard Prof. Schnetz, Karin Prof.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/4559