Molekularbiologische Untersuchungen zur Glutamataufnahme in Zymomonas mobilis und Escherichia coli

Das Gram-negative, anaerobe jedoch aerotolerante Bakterium Zymomonas mobilis wurde zu Beginn dieses Jahrhunderts aus dern garendem Saft der Agave isoliert (Lindner, 1928). Seit Anfang der achtziger Jahre findet dieses Bakterium sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie zunehmendes Interesse. Gegenuber der traditionell verwendeten Hefe besizt Z. mobilis fur die industrielle Ethanolproduktion bedeutende Vorteile, Z. mobilis metabolisiert Glucose nicht uber den Embden-Meyerhoff-Parnas Weg sondern anaerob uber den EntnerDoudoroff- Weg (Butner und Doudoroff 1952; Gibbs und De Moss, 1954; Kersters und De Ley, 1968). Dabei w.rd anaerob 1 Mol Glukose mittels einer Pyruvatdecarboxylase und zweier Alkoholdehydrogenasen zu 2 Mol Ethanol und C02 umgesetzt (Heppner und Doelle, 1983; Neale et al., 1986; Sahm et al., 1992). Gegenuber der Glykolyse betragt die Energieausbeute pro Mol Glukose nur 1 Mol ATP (Bringer-Meyer und Sahm, 1988). Daher weist Z. mobilis bel einer Ethanol- und COZ-Produktion von 95-98% und einer geringen Biomassebildung von 25% einen hohen Substratdurchsatz auf (Sahm et al., 1992). Durch den schnelleren Stofftransport in diesemBakterium ist aullerdem die spezifische Ethanolbildungsrate etwa 6-7 fach hoher als bei der Hefe (Buchholz et al., 1987). Da Z. mobilis uber eine hohe Zucker- (bis 40% Glukose, w/v) und Ethanoltoleranz (bis 13%, w/v) verfugt, ware zudem die Prozessfuhrung im Hinblick auf eine industrielle Anwendung gunstig (Rogers et al., 1982). Als nachteilig ist das begrenzte Substratspektrum von Z. mobilis anzusehen, da es nur Glukose, Fruktose und Saccharose verwerten kann. Fur eine wirtschaftliche Nutzung ware daher eine Erweiterung des Substratspektrums, beispielsweise auf bisher ungenutzte Rohstoffe, interessant. Dieses wird heute durch Einbringung heterologer Enzyme mittels gentechnischer Methoden versucht. Da jedoch oft schon die Substrataufnahme eine entscheidene Barriere bei der Substratverwertung darstellen kann, ist es ebenso notwendig, die Stofftransportprozesse in Z. mobilis genauer zu untersuchen