Entkoppelung von Katabolismus und Anabolismus in Penicillium

Schimmelpilze scheiden unter bestimmten Kultur-Bedingungen beträchtliche Mengen an Säuren aus. Diese Eigenschaft wird in biotechnologischen Prozessen genutzt, z. B. um Citronensäure mit dem Pilz Aspergillus niger industriell herzustellen oder Metalle aus Industrierückständen und Armerzen mit dem Pilz Penicillium simplicissimum wieder zu gewinnen ("biohydrometallurgische Laugungsverfahren"). Auch in ökologischen Zusammenhängen spielt die Säureausscheidung durch Pilze eine Rolle, weil im Boden ausgeschiedene Säuren Spurenelemente in Lösung bringen und damit als Nährstoffe verfügbar machen können. Auf der Ebene des Gesamtstoffwechsels ist bei Schimmelpilzen - im Gegensatz zu Hefen - die Regulation dieser Säureausscheidung erst in Ansätzen verstanden. Eine erste systematische Untersuchung im Chemostat von einigen für die Säureausscheidung relevanten Umweltbedingen wurde in einem 2002 abgeschlossenen FWF-Projekt mit dem Pilz Penicillium simplicissimum durchgeführt. Penicillium simplicissimum schied Säuren dann aus, wenn der Pilz nur langsam wachsen konnte und gleichzeitig ein Überangebot an Kohlenstoffquelle (Zucker) vorlag. Die Menge der ausgeschiedenen Säuren hing u. a. davon ab, welcher Nährstoff das Wachstum des Pilzes begrenzte. Ein Mangel an Phosphor bewirkte die höchste Säureausscheidung. Zusätzliche Stressfaktoren - wie z. B. eine hohe Osmolarität - erhöhten die Säureausscheidung. Die Ergebnisse des erwähnten FWF-Projektes lieferten Hinweise darauf, daß die zentralen "Energiewährungen" der Zelle - die Moleküle ATP und NADH - eine wichtige Rolle bei der Ausscheidung von Säuren spielen könnten. Daher soll in diesem Folge-Projekt der Einfluß von ATP, NADH und einigen anderen energetisch bedeutsamen Molekülen auf die Säureausscheidung untersucht werden. Über diese Fragestellung hinaus werden die Ergebnisse dieses Projektes dazu beitragen, die Regulation des sogenannten "Primärstoffwechsels" in Schimmelpilzen besser zu verstehen, d. h. jenes Teiles des Stoffwechsels, der Energie und kleine Zellbausteine erzeugt. Ein besseres Verständnis des Primärstoffwechsels kann z. B. auch für die Produktion medizinisch relevanter Proteine von Nutzen sein, für die Schimmelpilze in steigendem Ausmaß verwendet werden.

Schimmelpilze scheiden unter bestimmten Kultur-Bedingungen beträchtliche Mengen an Säuren aus. Diese Eigenschaft wird in biotechnologischen Prozessen genutzt, z. B. um Citronensäure mit dem Pilz Aspergillus niger industriell herzustellen oder Metalle aus Industrierückständen und Armerzen mit dem Pilz Penicillium simplicissimum wieder zu gewinnen ("biohydrometallurgische Laugungsverfahren"). Auch in ökologischen Zusammenhängen spielt die Säureausscheidung durch Pilze eine Rolle, weil im Boden ausgeschiedene Säuren Spurenelemente in Lösung bringen und damit als Nährstoffe verfügbar machen können. Auf der Ebene des Gesamtstoffwechsels ist bei Schimmelpilzen - im Gegensatz zu Hefen - die Regulation dieser Säureausscheidung erst in Ansätzen verstanden. Eine erste systematische Untersuchung im Chemostat von einigen für die Säureausscheidung relevanten Umweltbedingen wurde in einem 2002 abgeschlossenen FWF-Projekt mit dem Pilz Penicillium simplicissimum durchgeführt. Penicillium simplicissimum schied Säuren dann aus, wenn der Pilz nur langsam wachsen konnte und gleichzeitig ein Überangebot an Kohlenstoffquelle (Zucker) vorlag. Die Menge der ausgeschiedenen Säuren hing u. a. davon ab, welcher Nährstoff das Wachstum des Pilzes begrenzte. Ein Mangel an Phosphor bewirkte die höchste Säureausscheidung. Zusätzliche Stressfaktoren - wie z. B. eine hohe Osmolarität - erhöhten die Säureausscheidung. Die Ergebnisse des erwähnten FWF-Projektes lieferten Hinweise darauf, daß die zentralen "Energiewährungen" der Zelle - die Moleküle ATP und NADH - eine wichtige Rolle bei der Ausscheidung von Säuren spielen könnten. Daher soll in diesem Folge-Projekt der Einfluß von ATP, NADH und einigen anderen energetisch bedeutsamen Molekülen auf die Säureausscheidung untersucht werden. Über diese Fragestellung hinaus werden die Ergebnisse dieses Projektes dazu beitragen, die Regulation des sogenannten "Primärstoffwechsels" in Schimmelpilzen besser zu verstehen, d. h. jenes Teiles des Stoffwechsels, der Energie und kleine Zellbausteine erzeugt. Ein besseres Verständnis des Primärstoffwechsels kann z. B. auch für die Produktion medizinisch relevanter Proteine von Nutzen sein, für die Schimmelpilze in steigendem Ausmaß verwendet werden.