Energieausweis für Corynebacterium glutamicum

Alle Prozesse in Mikroorganismen benötigen Energie, welches vornehmlich in Form von ATP bereitgestellt wird. Dabei sind die Schritte der Energiegewinnung lange schon bekannt. Lehr­bücher fokussieren jedoch bei der Analyse der Energiegewinnung auf den Optimalfall, also die maximal mögliche Menge an ATP pro Glukose-Molekül.  Dieser Wert kann aber nur in nicht wachsenden Zellen erreicht werden. Aber wie viel ATP haben Mikroorganismen unter normalen Wachstumsbedingungen, also insbesondere für die industrielle Stoffproduktion, zur Verfügung?

In einer Studie konnte erstmals die in vivo ATP-Ausbeute von C. glutamicum bestimmt werden. Möglich war dies durch die Konstruktion einer ATP-Synthase-defizienten Mutante in Verbindung mit einer vergleichenden ¹³C-Stoffflussanalyse von Wildtyp und Mutante. Dies erlaubte die Quanti­fizierung des Energiehaushaltes ohne dabei weitere Annahmen über den Energiestoffwechsel treffen zu müssen. Die Studie zeigt, dass trotz der allen Bakterien eigenen verzweigten Struktur der Energiege­winnung detaillierte quantitative Aussagen zum in vivo Zustand getroffen werden können. Zusammenfassend erweist sich C. glutamicum als ein sehr energieeffizienter Organismus, was seine vielfältige Nutzung als industrieller Plattform­organismus für die Stoffproduktion untermauert.

Abigail Koch-Koerfges, Armin Kabus, Ines Ochrombel, Kay Marin, Michael Bott: Physiology and global gene expression of a Corynebacterium glutamicum ΔF(1)F(O)-ATP synthase mutant devoid of oxidative phosphorylation. Biochim Biophys Acta, 2012, 1817(2):370-80. PMID: 22050934. DOI: 10.1016/j.bbabio.2011.10.006
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272811002386

Elisabeth Zelle, Nina Pfelzer, Marco Oldiges, Abigail Koch-Koerfges, Michael Bott, Katharina Nöh, Wolfgang Wiechert: An energetic profile of Corynebacterium glutamicum underpinned by measured biomass yield on ATP. Metabolic Engineeering, 2021, 65:66-78. PMID: 33722651. DOI: 10.1016/j.ymben.2021.03.006
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1096717621000422