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Analyse der mikrobiellen Synthese von 2’‑Fucosyllactose im Zulaufverfahren

2’‑Fucosyllactose ist ein wichtiger humaner Milchzucker, der in Säuglingsnahrung benötigt wird. Das Trisaccharid kann mit genetisch optimierten Mikroorganismen hergestellt werden. Hierzu muss die selektive Produktsynthese effizient in den Gesamtstoffwechsel integriert sein. Dies macht ein quantitatives Verständnis der intrazellulären Stoffwechselvorgänge nötig, um den Syntheseprozess zu optimieren.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die metabolische in‑vivo Analyse von Escherichia coli Produktionsstämmen zur Herstellung von 2’‑Fucosyllactose im Zulaufverfahren, um limitierende Schritte im Stoffwechsel zu identifizieren.

Während des Zulaufverfahrens sollen hierzu Zellproben entnommen und schnellen parallelisierten Kurzzeitanalysen unterzogen werden. Dabei werden die Stoffwechselleistungen der Zellen unter Vorlage unterschiedlicher Kohlenstoffquellen innerhalb von wenigen Minuten gemessen (Fluxom und Metabolom). Limitierende Stoffwechselabschnitte werden auf Basis dieser Daten anhand von mathematischen Analysen identifiziert (Metabolische Kontrollanalyse, MCA).

In Kooperation mit der Arbeitsgruppe für Biokatalyse & Fermentation werden auf Basis dieser Analysen gezielte genetische Anpassungen zur Steigerung der mikrobiellen Syntheseleistung von 2‘‑Fucosyllactose mit Escherichia coli vorgenommen.

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Dieses Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.