Blick ins Buch

Rekombinantes β-Lactoglobulin durch Präzisionsfermentation

Auf dem Weg zu nachhaltigen Proteinen für die Lebensmitteltechnologie

Sarah Brune (Autor)

Buch

156 Seiten

2025
Cuvillier Verlag
978-3-68952-817-1 (ISBN)

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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.

Erscheinungsdatum	21.02.2025
Reihe/Serie	Schriftenreihe des Institutes für Bioverfahrenstechnik der Technischen Universität Braunschweig ; 87
Verlagsort	Göttingen
Sprache	deutsch
Maße	148 x 210 mm
Themenwelt	Naturwissenschaften
Themenwelt	Technik ► Umwelttechnik / Biotechnologie
Schlagworte	Bacillus subtilis, Escherichia coli, Thiol-Disulfid-Oxidoreduktase-System • Chromatographie • Disulfide bonds, Amyloide Aggregate, Amyloid aggregates • Fed-batch cultivation, Genomreduzierte Stämme, Genome-reduced strains • Functional food ingredients, Präzisionsfermentation, Precision fermentation • Fusionsprotein, Protein-Biochemie • Globuläre Struktur, Globular structure, Fed-Batch-Kultivierung • Inclusion bodies, Protein Rückfaltung • Molekularbiologie, Bioreaktor, Proteinreinigung, Protein purification • Protein Refolding, Dimerisierung • Rekombinante Produktion, Recombinant production, Funktionelle Lebensmittelinhaltsstoffe • Struktur-Funktions-Studien, Structure-function studies • β-Lactoglobulin, β-lactoglobulin, Molkenprotein, whey protein, Disulfidbrücken
ISBN-10	3-68952-817-8 / 3689528178
ISBN-13	978-3-68952-817-1 / 9783689528171
Zustand	Neuware