Mutational impact of classical strain improvement on Penicillium chrysogenum

Verbetering van productie penicilline

Min Wu onderzocht de gevolgen van mutaties die zijn geïntroduceerd tijdens de klassieke stamverbetering (classic strain improvement, CSI) van de penicilline-producerende schimmel P. chrysogenum op het aminozuur metabolisme. Haar onderzoek laat zien dat veel van de mutaties leiden tot inactivatie van concurrerende biosynthese routes waardoor ze de flux van bouwstenen naar de cysteïne biosynthese te optimaliseren. Bovendien toonde Wu’s werk aan dat andere mutaties in het metabolisme op een subtielere wijze bijdragen aan een geoptimaliseerde penicilline productie.

Er zijn echter ook mutaties die geen effect hadden, waarschijnlijk als bijgevolg van de nogal harde en willekeurige manier waarop de mutaties zijn geïnduceerd tijdens de CSI. Wu bestudeerde een aantal genen en identificeerde hun functies, maar veel andere genen en bijbehorende mutaties en hun functies zijn nog steeds onbekend.

Naast de verbeterde genoom sequentie technieken biedt de komst van nieuwe DNA modificatie systemen (b.v. CRISPR/Cas9 technologie) een krachtig hulpmiddel voor het ontrafelen van de functies van verschillende metabolische routes en hun bijbehorende genen. Deze functies zijn te onderzoeken door bepaalde genen (genotype) te verwijderen en de veranderingen en effecten op het fenotype te observeren.

Een interessante kandidaat die Wu identificeerde is de deletie van het Pc22g16570 gen, dat codeert voor het enzym dat de eerste reactie katalyseert van de directe sulfhydrylatie route. Dit zou kunnen bijdragen aan een beter begrip van de rol van de twee routes voor cysteïne biosynthese in P. chrysogenum. Dit zou moeten gebeuren in combinatie met technieken voor de analyse van de intracellulaire en extracellulaire metaboliet niveaus. Door het gebruik van deze technologieën zal het onderliggende mechanisme, dat verkregen is door de klassieke stamverbetering van P. chrysogenum, voor de verbeterde penicilline productie, duidelijk moeten worden. Deze data vormen dan een leidraad voor het op rationele wijze verhogen van de opbrengst van waardevolle secundaire metabolieten.

Het promotieonderzoek van Min Wu vond plaats bij de afdeling Moleculaire Microbiologie van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) met financiering via een beurs van de Chinese Scholarship Council.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/6f9b54f2-9506-46d6-9ea7-ef80eeae83c6