Projekt

Ein Verständnis dafür herzustellen, welche Rolle Kompartimentierung und Transport zwischen den Kompartimenten in Pilzen als Produzenten organischer Säuren spielen und dieses Wissen für die Optimierung der Itaconsäureproduktion anzuwenden war übergeordnetes Ziel des Forschungsvorhabens TTRAFFIC. Das deutsche Einzelvorhaben fand im Kontext eines ERA-IB-Konsortiums, bestehend aus 7 Partnern aus Portugal, Türkei, Niederlande, Italien, Österreich und Deutschland, statt. Die RWTH Aachen koordinierte dabei auch das TTRAFFIC Konsortium und fokussierte bei ihren wissenschaftlichen Erforschungen insbesondere auf den Kompartimentierungseffekt im einzelligen Pilz Ustilago. Organische Säuren sind wichtige industrielle Bausteine, die immer mehr an Bedeutung gewinnen. Hefen und Pilze sind oft natürliche Produzenten von verschiedenen schwachen organischen Säuren, einschließlich Itaconsäure. Auch nach mehreren Jahrzehnten der industriellen Anwendung sind noch viele Aspekte der Itaconsäure-Produktion durch Pilze unbekannt. Daten jüngeren Ursprungs zeigten aber auf, dass die Einführung von Biosynthesewegen in andere Organellen außer dem Cytosol die Effizienz der Produktion stark verbessert. In einer systematisch ganzheitlichen Herangehensweise wurde sich den Einflüssen der Kompartimentierung auf die Produktionsrate gewidmet. Dazu wurden Next Generation Genome Editing, Metabolic Engineering, Genome-Scale Modeling und quantitative Physiologie als Methoden angewandt, um die Produktivität des chemischen Bausteins Itaconsäure zu erhöhen. Mit verschiedenen, vernetzten Forschungsaktivitäten ging es im Projekt um die Realisierung folgender Einzelziele: Charakterisierung des Einflusses von Transmembrantransport und Kompartimentierung auf die Effizienz des Stoffwechselweges, Anwendung eines wissensbasierten Ansatzes zur Entwicklung eines Biosyntheseweges für Itaconsäure mit optimaler Topologie, Untersuchung der Effekte von veränderten Stoffwechselwegen (Metabolic Engineering) auf Kompartiment-spezifische Toxizität, Anwendung eines integrierten Ansatzes zur Entwicklung eines Produktionsstamms mit verbesserter Produktion sowie erhöhter Toleranz. Der Arbeitsplan für das deutsche Einzelvorhaben umfasste dabei 8 Arbeitspakete.