Glykosylierung und Mikrobielle Evolution II

Die Modifikation von Glykanstrukturen in mikrobiellen Zellen ist ein zukunftsträchtiger Zweig der biotechnologischen Forschung. Diese Modifikation beruht auf verschiedenen gentechnischen Veränderung, wobei eine davon die Inaktivierung eines Schlüsselgens namens OCH1 ist, welches normalerweise zu Ausbildung von großen Glykanstrukturen führt. Die Inaktivierung führt aber zu diversen Problemen, wie zum Beispiel erhöhter Stresssensitivität und verringertem Wachstum der mikrobiellen Wirtszelle. In einer kürzlichen Studie konnten wir zeigen, das die Ausschaltung dieses Gens in der Hefe Pichia pastoris während der evolutionären Anpassung an bestimme Umweltbedingungen weitreichende folgen hat. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß eine signifikante Umwelt-Genotyp Korrelation in Kontroll- und Salzstressnährmedium besteht. Dabei führte die Anpassung and diesselben Umweltbedingungen zu größtenteils Unterschiedlichen Effekten in Hinsicht auf Wachstumsverhalten und genetischen Veränderungen im Wildtyp und der Glykosylierungsmutante. Diese Erkenntnis führt zum Schluss, daß tiefe Eingriffe in die Wirtszellphysiologie in weiterer Folge alternative Optimierungsstrategien für Zell- und Bioprozesse bedingen. In diesem Projekt soll das Verständnis dieser genotypbedingten Prozesse vertieft werden. Mittels Laborevolution wird der Einfluss von Hitzestress und oxidativem Stress auf Wildtyp und Mutante untersucht. Zudem wird analysiert inwieweit zusätzlicher Stress, induziert durch Proteinproduktion, die evolutionären Abläufe beeinflußt. Die hier verwendete Hefe Pichia pastoris in ein weit verbreiteter Wirtsorganismus für rekombinante Proteinproduktion im akademischen und industriellen Bereich. Aus diesen Projekt werden daher sowohl neue Einblicke in die genotypbedingten Unterschiede während der Anpassung an die Stressfaktoren Hitze und oxidativer Stress erwartet, als auch neue Erkenntnisse in Bezug auf die generellen Mechanismen, welche der Evolution auf molekularer Ebene zugrunde liegen. Weiters unterscheidet sich diese Hefe maßgeblich von dem bekannten Modellorganismus, der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae. Daher sollen zusätzlich neue Einblicke in die speziellen Eigenschaften und zellulären Regulationsprozesse von Pichia pastoris gewonnen werden. In weiterer Folge führt das Verständnis solcher spezies- spezifischen Merkmale ebenfalls zu besseren zellulären Modellen und neuen Ansätzen für mikrobielle Stammverbesserung und Bioprozessoptimierung.