ISBN 9783843923057

978-3-8439-2305-7, Reihe Lebensmittelchemie

Sonja Sarge
Untersuchungen zur Riboflavinbiosynthese – Identifizierung und Charakterisierung der Phosphatase und Entwicklung antimikrobieller Leitstrukturen am Beispiel des lebensmittelpathogenen Bakteriums Listeria monocytogenes

243 Seiten, Dissertation Universität Hamburg (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Aufklärung und das Verständnis komplexer Biosynthese- und anderer Stoffwechselwege in verschiedensten Organismen eröffnen der modernen Biotechnologie und Medizin viele neue Möglichkeiten.

Sind die einzelnen Schritte eines Biosyntheseweges, inklusive der beteiligten Enzyme und Metaboliten, sowie die Mechanismen der Regulierung in dem für die Fermentation eingesetzten Mikroorganismus bekannt, kann durch gezielte Manipulation der Stoffwechselwege auf genetischer Ebene z.B. die Ausbeute von biotechnologisch hergestellten Produkten, wie Lebensmittelzusatzstoffen und Vitaminen, erhöht werden.

Im Fall von Riboflavin, welches fermentativ u.a. mit Hilfe von Bacillus subtilis-Stämmen hergestellt wird, sind alle Biosyntheseenzyme, bis auf eine Phosphatase, bekannt. Diese Phosphatase zu identifizieren ist daher nicht nur aus wissenschaftlicher, sondern auch aus biotechnologischer Sicht von großem Interesse, da die Expressionsrate des entsprechenden Gens anschließend hochreguliert und somit ggf. die Riboflavinausbeute gesteigert werden könnte.

Aus medizinischer Sicht eröffnet die detaillierte Kenntnis von essentiellen Stoffwechselwegen u.a. die Möglichkeit pathogene Organismen gezielt zu inhibieren. Viele Antibiotika, wie z.B. die Sulfonamid-Antibiotika, entfalten ihre Wirkung durch die Hemmung von essentiellen Enzymen des Zielorganismus.

Listeria monocytogenes, der wichtigste Erreger der Listeriose, besitzt beispielsweise eine Anomalie im Kohlenstoffmetabolismus. Das wichtige Stoffwechselintermediat Oxalacetat wird nicht über den Citratzyklus, sondern über die Carboxylierung von Pyruvat gebildet. Das entsprechende Enzym, die Pyruvatcarboxylase, ist folglich für diesen Organismus essentiell und eignet sich als Angriffspunkt für die Entwicklung neuer Antibiotika gegen diesen Erreger.

Ziel der vorliegenden Dissertation war daher zum einen die Identifizierung und biochemische Charakterisierung der unbekannten Phosphatase der Riboflavinbiosynthese am Beispiel von Escherichia coli und Bacillus subtilis sowie zum anderen die Suche nach Leitstrukturen für potentielle Inhibitoren der Pyruvatcarboxylase zur gezielten Hemmung des Erregers der Listeriose Listeria monocytogenes.