Rekombinantes β-Lactoglobulin durch Präzisionsfermentation

Auf dem Weg zu nachhaltigen Proteinen für die Lebensmitteltechnologie

von Sarah Brune

156 Seiten, Buch

Kurzbeschreibung des Verlags

Durch den weltweit steigenden Bedarf an tierischem Protein gewinnt die mikrobielle Produktion funktioneller Lebensmittelinhaltsstoffe (Präzisionsfermentation) an Bedeutung. Das Molkenprotein β-Lactoglobulin (BLG) besitzt zwei konservierte Disulfidbrücken und eine freie Thiol-Gruppe und dient als Modellprotein für Struktur-Funktions-Studien. Nach saurer Hydrolyse und Erhitzen kann BLG Nanofibrillen bilden, die als biologisch abbaubare Biomaterialien oder in der Lebensmittelindustrie interessant sind. In dieser Arbeit wurden mithilfe gezielter Mutagenese BLG-Varianten ohne freie Thiol-Gruppe (rBLG-SH), ohne äußere Disulfidbrücke (rBLG-SS) und ohne Cysteine (rBLG-C) rekombinant mit Escherichia coli produziert und anschließend gereinigt. rBLG-SH und rBLG-SS wurden in löslicher Form mit finalen Konzentrationen von 60-160 mg L-1 gewonnen, während rBLG-C aus Inclusion bodies rückgefaltet werden musste, was finale Konzentrationen von bis zu 400 mg L-1 ergab. Die Veränderungen der Aminosäuresequenz beeinflussten sowohl die Struktur, das Dimerisierungsverhalten als auch die Fibrillenbildung der BLG-Varianten. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigte sich mit der rekombinanten Produktion N-terminaler BLG-Peptide (AS 1–53), die als Bausteine amyloider Fibrillen dienen. Zur Erhöhung der finalen Konzentration wurde die Produktion eines unlöslichen Peptid-Fusionsproteins in zwei Fed-Batch-Kultivierungen mit unterschiedlichen Feeding-Strategien verglichen, wobei die höchsten Biomasse- und Inclusion body-Konzentrationen mit der pH-stat-Methode erzielt wurden, deren Substratzugabe auf einer indirekten Feedback-Kontrolle basiert. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde rBLG mit Protease-defizienten und genomreduzierten Bacillus subtilis-Stämmen sekretiert. Dank ihrer veränderten Oxidationskraft konnten die genomreduzierten Stämme Disulfidbrücken effizienter ausbilden, was zur verbesserten rBLG-Produktion beitrug. Erstmals wurden so mit einem Gram-positiven Organismus rBLG-Konzentrationen von 60–70 mg L–1 erzielt.

• Reihe: Schriftenreihe des Institutes für Bioverfahrenstechnik der Technischen Universität Braunschweig
• ISBN: 9783689528171
• Erscheinungsdatum: 04.02.2025
• Genre: Naturwissenschaften allgemein
• Verlag: Cuvillier Verlag