Oxidativer Streß in Pilzfermentationen

Filamentöse Pilze werden für die Herstellung einer breiten Palette von Produkten, wie z. B. organischen Säuren, Enzymen und Antibiotika eingesetzt. Die Kultivierung von filamentösen Pilzen stellt allerdings eine Reihe von Problemen dar. Im Gegensatz zu einzelligen Mikroorganismen kann die Morphologie von Pilzen zur Ausbildung viskoser Kulturbrühen führen. Diese zeigen schlechtes Mischverhalten, dessen Folge unzureichender Massen- und Wärmetransport ist. Dies wiederum beeinflußt die Physiologie und Morphologie der Pilze, und kann dadurch auch die Produktivität solcher Prozesse verändern. Sauerstoff spielt eine wesentliche Rolle in Pilzfermentationen. Einerseits ist Sauerstoff essentiell für Wachstum und Produktbildung, andererseits kann zuviel Sauerstoff durch die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies toxisch wirken. Diese oxidative Schädigung einer Vielzahl von Biomolekülen - Nukleinsäuren, Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden - durch reaktive Sauerstoffspezies, als oxidativer Streß bezeichnet, ist ein normales Attribut des aeroben Lebens. Eine Reihe von Abwehr- und Reparaturmechanismen gewährleisten jedoch unter normalen Lebensbedingungen einen ausreichenden Schutz vor Langzeitschäden. Durch den oft unzureichenden Massentransport bei Pilzfermentationen kann es allerdings zu extremen Gelöstsauerstoffkonzentrationen in der Kulturbrühe kommen, wodurch die Zellen mit erhöhtem oxidativen Streß konfrontiert sind. Dieses Projekt untersucht die Auswirkungen von oxidativem Streß auf die Physiologie und Morphologie von Pilzkulturen im Bioreaktor, wobei die Reaktion auf Streß an Hand von relevanten Enzymaktitivitäten (Katalase, Superoxid-Dismutase, Glutathion-Peroxidase) gemessen wird. Für die quantitative Bestimmung des morphologischen Verhaltens wird das Verfahren der Imageanalyse eingesetzt. Als Modellorganismus für diese Untersuchungen wird ein Aspergillus niger verwendet, der auch industriell relevant ist. Die Ergebnisse dieses Projektes würden neue Erkenntnisse darüber bringen, wie sich Pilzkulturen an Bedingungen, die zu oxidativem Streß führen, adaptieren können, und würden damit sowohl grundlegende Einblicke auf die Wirkung von oxidativem Streß auf das Verhalten von Pilzkulturen im Bioreaktor geben, als auch anwendungstechnisch für die Modifikation von i Bioprozessen von Relevanz sein.