CHEAP: Zerlegung von zellulären Prozessen während heterologer Proteinproduktion in Pseudomonas putida - oder wie viel kostet ein Protein? (2019-2022)

Überproduktion heterologer Proteine in Mikroorganismen repräsentiert eine unnatürliche Last für die zelluläre Maschinerie, da sie Energie und wichtige zelluläre Ressourcen verbraucht und oft eine niedrige Produktivität des Wirtes hervorruft. Dieser zusätzliche Stress, in Form von reduziertem Zellwachstum und erhöhter Mutationsraten, bleibt eine Herausforderung im Bereich biotechnologischer Anwendungen und ist in der Literatur als metabolic burden identifiziert. Das CHEAP Projekt konzentriert sich auf Grundlagenforschung von metabolic burden mit Pseudomonas putida als Wirt. Dieses stabförmige, Gram-negative und saprotroph lebende Bodenbakterium charakterisiert sich durch schnelles Wachstum, geringem Nährstoffbedarf und einer intrinsischen Stressresistenz. Dank der physiologischen Vorteile gegenüber anderer Wirte, wie Escherichia coli und Bacillus subtilis, hat P. putida Anerkennung als leistungsstarker Arbeitsorganismus in der Synthetische Biologie gefunden.

Wir sind an folgenden Fragestellungen interessiert:
(i) Was sind die metabolische Kosten für die Produktion von Proteine?
(ii) Wo sind die Engpässe während einer heterologen Proteinproduktion?
(iii) Kann diese Information verallgemeinert und eventuell vorhergesagt werden?

Um an diese Forschungsfragenheranzugehen, erschaffen wir den metabolic burden über die induzierte Produktion des MBPeGFP Fusionsproteins und untersuchen den Effekt auf Ressourcenzuweisung durch die Implementierung von mCherry als genomisches Reporterprotein und auch durch Metabolomics Analysen. Dieses Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert und hat das Toulouse Biotechnology Institute als Projektpartner.

Damalige projektbetreuung: Ana Sofia Ortega