Supply of Coenzymes in Saccharomyces cerevisiae for Whole-Cell Biocatalysis

Viele Feinchemikalien können durch asymmetrische Biosynthesen gewonnen werden. Dabei bieten ganze Zellen als Biokatalysatoren den Vorteil, dass sie die dazu benötigten Coenzyme NAD(H) oder NADP(H) bereits enthalten. Jedoch wird bei der Ganzzell-Biokatalyse oftmals festgestellt, dass die zellinterne Coenzym-Konzentration während der Reaktion zu gering ist und damit nur eine geringe Halbwertszeit des Biokatalysators erreicht wird. Im Rahmen dieser Arbeit sollten daher am Beispiel einer rekombinanten Saccharomyces cerevisiae Hefe Strategien zur Herstellung Coenzym-angereicherter Ganzzell-Biokatalysatoren entwickelt werden. Mit Hilfe reaktionstechnischer Untersuchungen konnte durch eine geeignete Dosierung von Vorläufermetaboliten der Coenzymbiosynthese bei der Herstellung dieser Hefe im Zulaufverfahren die intrazelluläre NAD(H)-Konzentration um den Faktor 10 und die intrazelluläre NADP(H)-Konzentration um den Faktor 4 gesteigert werden.Asymmetric biosyntheses allow for the production of several fine chemicals. The advantage of whole cells as biocatalysts in such processes is that they already contain the coenzymes NAD(H) or NADP(H) needed. However, the intracellular coenzyme concentration during whole-cell biocatalysis is frequently observed to be too low leading to low half-live times of the biocatalyst. Therefore, the scope of this work was to develop strategies for the production of coenzyme-enriched whole-cell biocatalysts on the example of a recombinant Saccharomyces cerevisiae yeast. By means of reaction engineering studies a suitable feeding protocol of precursors for coenzyme biosynthesis was established for the production of yeasts in fed-batch cultivations leading to an increase in the intracellular concentrations of NAD(H) and NADP(H) by a factor of 10, and 4, respectively