Effiziente Produktionsstämme bilden die Basis für die Entwicklung biotechnologischer Produktionsprozesse. Um die Produktbildung zu maximieren, wird der Metabolismus auf genetischer Ebene gezielt verändert, um einen maximalen Kohlenstofffluß hin zum Produkt zu ermöglichen.

Klassische Metabolic Engineering Methoden konzentrieren sich auf gezielte Eingriffe ins Genom. Dies ist nur unter detaillierter Kenntnis des Stoffwechselnetzwerks und der beteiligten Gene möglich. Aufgrund der hohen Komplexität des Zentralstoffwechsels und der beteiligten Biosynthesewege sind hierzu in der Regel viele gezielte genetische Eingriffe notwendig, die gut aufeinander abgestimmt sein müssen.

Die adaptive Laborevolution (ALE) ermöglicht dagegen die natürliche Erzeugung von Mikroorganismen mit gewünschten Eigenschaften. Hierbei werden die Prinzipien der Evolution und Selektion im Labor gezielt ausgenutzt. Üblicherweise erfolgt die adaptive Laborevolution im wiederholten Satzverfahren, beispielsweise um die Umsetzung zuvor kaum verwertbarer Substrate oder Wachstum unter ungünstigen Reaktionsbedingungen zu ermöglichen. Die gewünschten Eigenschaften müssen also an das Wachstum der Produktionsorganismen gekoppelt sein. Durch die Automatisierung der ALE in kontrollierten Rührkesselreaktoren sollen sehr viel schneller als bisher neue Mutanten mit gewünschten Stoffwechseleigenschaften erzeugt werden.

Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist die weitere Verbesserung ausgewählter Eigenschaften von Escherichia coli Produktionsstämmen zur Herstellung von L-Cystein durch automatisierte ALE im wiederholten Satzverfahren. Die Prozessleistungen isolierter Mutanten werden nachfolgend im standardisierten Zulaufverfahren charakterisiert. Die genomischen Veränderungen isolierter Mutanten mit verbesserter Prozessleistung werden anschließend vom Projektpartner mittels Next Generation Sequencing (NGS) identifiziert und die Auswirkungen einzelner identifizierter genetischer Veränderungen durch Reverse Engineering des Ausgangsstamms im standardisierten Zulaufverfahren analysiert.