Günstigeres Futter durch optimierte Bakterien

06.07.2012: Jährlich werden 1,5 Millionen Tonnen der lebensnotwendigen Aminosäure Lysin produziert. Der Großteil geht in die Futtermittelindustrie, aber Lysin wird zum Beispiel auch für Infusionslösungen verwendet. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich fanden zusammen mit dem Unternehmen Evonik Industries und Hochschulpartnern einen Weg, bis zu ein Drittel mehr Lysin als bei anderen biotechnologischen Standardverfahren zu gewinnen.

Die Aminosäure Lysin wird industriell von Mikroorganismen aus Zucker hergestellt. Die vielfältigen Stoffwechselreaktionen dieses Prozesses werden durch Enzyme gesteuert. Im Falle des Enzyms Citrat-Synthase gilt dabei: Weniger ist mehr. "Wir haben erkannt, dass die Reduktion der Citrat-Synthase in einem der besten verfügbaren Bakterienstämme die Lysinproduktion erheblich steigert", so Dr. Lothar Eggeling vom Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Biotechnologie (IBG-1). Die Forscher haben die Aktivität der Citrat-Synthase im Bakterium Corynebacterium glutamicum schrittweise heruntergesetzt. Bei zehn Prozent Restaktivität der Citrat-Synthase erhielten sie dadurch 33 Prozent mehr Lysin, als bei vergleichbaren Verfahren gebildet wird.

Die veränderten Bakterienstämme sind auch für die industrielle Nutzung interessant, da sie entsprechend weniger Zucker als Ausgangsstoff zur Produktion von Lysin brauchen. Das wirkt sich direkt auf die Kosten der Tiermast aus, denn Lysin wird Futtermitteln neben anderen Aminosäuren zur Nährwertsteigerung zugesetzt. Lysin nimmt hierbei eine Schlüsselrolle ein: Nur durch eine ausreichende Menge an Lysin können Tiere auch weitere im Futter vorhandene Aminosäuren verwerten.

Die Ergebnisse sind im Rahmen einer Doktorarbeit entstanden, eingebettet in das BMBF-Projekt "Corneybacterium: improving flexibility and fitness for industrial production" (FlexFit). Beteiligt waren auch die Universitäten in Ulm, Bielefeld, Erlangen und Köln.

Originalveröffentlichung:
Jan van Ooyen, Stephan Noack, Michael Bott, Alexander Reth, Lothar Eggeling; Improved L-lysine production with Corynebacterium glutamicum and systemic insight into citrate synthase flux and activity; Biotechnology & Bioengineering