Analyse der evolutiven Adaptation am Beispiel einer pyruvat-auxotrophen Escherichia coli-Mutante (Analysis of the Evolutive Adaptation of a Pyruvate-auxotrophic Escherichia coli Mutant)

Die biotechnische Herstellung von Substanzen mit Hilfe von Mikroorganismen ist ein wirtschaftlich wichtiges Einsatzgebiet der Systembiologie. In diesem Artikel wird ein pyruvatauxotropher Escherichia coli-Stamm eingesetzt, um durch evolutive Adaptation alternative Stoffwechselwege zum Pyruvat zu aktivieren. Das Ergebnis der Experimente sind pyruvatprototrophe Stämme, die mit ihren alternativen Stoffwechselwegen als Grundlage für Produktionstämme eingesetzt werden können, um später damit gezielt in diesen Wegen auftretende Zwischenprodukte industriell herzustellen. Mit Hilfe eines einfachen dynamischen Modells wird die evolutive Adaptation im Chemostat untersucht. Es können dabei Einstellregeln für die Zulaufkonzentration und Verdünnungsrate im Bioreaktor zur beschleunigten Gewinnung pyruvat-prototropher Stämme geschlussfolgert werden. Die Flussbilanzanalyse des metabolischen Netzwerkes des pyruvat-auxotrophen Stammes ergibt 20 verschiedene alternative Flussverteilungen. Zur übersichtlichen Darstellung solcher Flussverteilungen wird eine reduzierte Visualisierungsmethode vorgestellt.