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Titelaufnahme

Titel
Genetic engineering of Aspergillus niger for organic acid production / eingereicht von Marzena Blumhoff
VerfasserBlumhoff, Marzena
Begutachter / BegutachterinStrauss, Joseph ; Peterbauer, Clemens
GutachterMattanovich, Diethard
Erschienen2013
UmfangIII, 63 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Produktion von organischen Säuren / Aspergillus niger / Genetic Engineering / Metabolic Engineering / Itaconsäure
Schlagwörter (EN)organic acid production / Aspergillus niger / genetic engineering / metabolic engineering / itaconic acid / heterologous protein expression
Schlagwörter (GND)Aspergillus niger / Organische Säuren / Gentechnologie / Stoffwechselweg
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-17777 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Genetic engineering of Aspergillus niger for organic acid production [1.42 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die industrielle Biotechnologie eröffnet neue Perspektiven und Chancen für die Herstellung von Produkten aus nachwachsenden Rohstoffen. Wissensbasiertes Engineering von industriellen Mikroorganismen wird dabei immer wichtiger für die Stammverbesserung. Moderne genetische Methoden erlauben die Rekonstruktion und Modifikation von komplexen Stoffwechselwegen, um metabolische Muster, die Produktbildung oder die Robustheit der Zellen zu modifizieren. Die Entwicklung geeigneter genetischer Methoden für das Metabolic Engineering von industriellen Stämmen ist für weitere Fortschritte in der mikrobiellen Biotechnologie sehr wichtig. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung einer genetischen Tool-Box für den filamentösen Pilz Aspergillus niger, der ein effizienter Produzent organischer Säuren ist. A. niger hat das Potential, einer der wichtigsten Wirtsorganismen für die Herstellung bio-basierter Chemikalien zu werden. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung neuer konstitutiver Promotoren von A. niger. Diese Promotoren ermöglichen verschiedene Stärken der Genexpression und bilden eine hervorragende Grundlage für Metabolic Engineering. Der Einsatz dieser Promotoren im Stoffwechselweg zur Herstellung von Itaconsäure in A. niger führt zu neuen Stämmen, die diese Säure im Kulturmedium akkumulieren. Die Konzentration der Itaconsäure korreliert dabei mit der Stärke der Promotoren, was die Anwendbarkeit der Promotoren zeigt. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden die beiden Schlüsselenzyme für die Itaconsäurebiosynthese gezielt in den Mitochondrien exprimiert, was zu einem maßgeblichen Anstieg der Produktion von Itaconsäure geführt hat. Diese Daten unterstreichen die Bedeutung der Enzym-Expression im richtigen Zellkompartiment, um Produktionsprozesse zu optimieren. Schlußendlich wurden im Laufe dieser Arbeit noch auf einem modifizierten AMA1 Fragment basierende Vektoren entwickelt, die eine transiente Transformation der Pilze ermöglichen.

Zusammenfassung (Englisch)

Industrial biotechnology is opening new perspectives and opportunities for the production of bio-based products from renewable resources. The rational engineering of industrial microorganisms becomes increasingly important for strain improvement. Advanced genetic techniques allow the reconstruction of complex networks of metabolic pathways and their modification to alter cell behavior, metabolic patterns and product formation. The development and implementation of appropriate genetic tools for genetic and metabolic engineering of industrial strains is essential for further progress in microbial biotechnology. This work focuses on development of a genetic tool-box for the filamentous fungus Aspergillus niger being an efficient organic acid producer. A. niger has a great potential to become one of the most powerful host organisms for the production of bio-based chemicals. The first part of this work aimed at the characterization of novel constitutive promoters of A. niger providing various expression levels of target genes as a powerful tool for metabolic engineering. Applying these promotors to the metabolic pathway for the production of itaconic acid in A. niger resulted in novel strains able to release itaconic acid into the culture medium. Itaconic acid concentrations correlated to the strength of the applied promoters, thus proving their functionality. In the second part of this work, the key enzymes of this metabolic pathway, cis-aconitate decarboxylase and aconitase were targeted into mitochondria which resulted in a substantial increase in the production of itaconic acid. This data highlights the importance of enzyme expression in the correct cellular compartment to establish an adequate flux of metabolites and optimize production processes. Finally, autonomously replicating transient vectors containing a modified AMA1 fragment as an origin of replication for fungi were developed.