Metabolomanalyse von Corynebacterium glutamicum und Pseudomonas aeruginosa unter verschiedenen Wachstumsbedingungen

Frimmersdorf, Eliane

Metabolomanalyse mittels GC-MS ist eine hochsensitive Methode der Charakterisierung des Phänotyps. Sie kann Veränderungen im zellulären Zustand aufgrund genetischer oder umweltbedingter Einflüsse aufdecken und findet Anwendung für detaillierte Vergleiche eines Wirtes mit einem Pathogen oder für die Stammoptimierung in industriellen Prozessen. C. glutamicum wurde in einer Prozess-kontrollierten batch-Fermentation auf den Kohlenstoffquellen Glucose und Quinat kultiviert. Die intrazellulären Konzentrationen konnten in distinkte Cluster eingeteilt und anschließend verglichen werden. Dabei zeigten sich deutliche Unterschiede in dem metabolischen Zustand beider Fermentationen, was Rückschlüsse auf aktive Stoffwechselwege, wie den β-Ketoadipatweg sowie den Glyoxylatweg unter Verwendung von Quinat als Kohlenstoffquelle, zulässt. Zusätzlich konnte die reversible Bildung eines roten Farbstoffes während eines Sauerstoff-limitierten Fermentationsprozesses mit der Kohlenstoffquelle Quinat beobachtet werden. Außerdem wurde der Wachstumsphänotyp und das Metabolom der P. aeruginosa-Stämme PAO1, PA14, TBCF10839, der Transposonmutanten D8A6, PA1436, PA1572, PA5349, PA4640 sowie von drei klinischen Isolaten von je zwei Cystische Fibrose-Patienten auf unterschiedlichen Kohlenstoffquellen detaillierter charakterisiert. Der Metabolismus der P. aerugionsa-Stämme PAO1, PA14 sowie TBCF10839 wird durch das Wachstumssubstrat und nicht durch den stammspezifischen Hintergrund definiert. Bei der Untersuchung der Transposonmutanten verglichen mit dem Referenzstamm TBCF10839 resultierten deutliche Unterschiede in Bezug auf das Wachstum und den metabolischen Zustand. Die Analyse der klinischer Isolate gewährt Einblicke in die Adaptationsprozesse an den Respirationstrakt von CF-Patienten. Ferner konnte die Extraktionsmethode für die Phasenseparation hydrophober Metabolite für P. aeruginosa etabliert werden, wobei zwei der drei dominierenden Cyclopropane in bakteriellen Membranlipiden detektiert wurden.

Metabolome analysis is a highly sensitive method for a phenotype characterization. It can reveal changes in the cellular state due to genetic or environmental perturbations. The comprehensive knowledge about intracellular metabolite concentrations can be used for a detailed comparison between a host and a pathogen or for strain improvement in industrial processes. C. glutamicum was cultivated in a process-controlled batch-fermentation on the carbon sources glucose and quinate. The comparison of relative metabolite concentrations of these different fermentations shows significant differences of the metabolic state and permits conclusions about the active pathways, like the β-ketoadipate pathway or the glyoxylic acid shunt. Additionally, a reversible formation of a red pigment during an oxygen-restricted batch-fermentation of quinate could be observed. Furthermore the growth-phenotypes and the metabolome of the P. aeruginosa strains PAO1, PA14, TBCF10839, of the transposon mutants D8A6, PA1436, PA1572, PA5349, PA4640 and of three clinical isolates of two cystic fibrosis patients grown on different carbon sources were detailed characterized. The metabolome of the P. aeruginosa strains PAO1, PA14 and TBCF10839 were influenced by the growth substrate rather than by the strain-specific genetic background. The analysis of the transposon mutants compared to the reference strain TBCF10839 showed significant differences with respect to the growth and the metabolic state. The investigation of the clinical isolates provided insights into the adaptation process of P. aeruginosa to the respiratory tract of CF-patients. Furthermore the extraction method for the separation of hydrophobic metabolites was established for P. aeruginosa. In the hydrophobic phase two of three dominating cyclopropanes of the bacterial membrane lipids could be detected.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Frimmersdorf, Eliane: Metabolomanalyse von Corynebacterium glutamicum und Pseudomonas aeruginosa unter verschiedenen Wachstumsbedingungen. 2010.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export