Glukoseregulation der Cephalosporin-C-Biosynthese im Hyphenpilz Acremonium chrysogenum

In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals die Glukoseregulation der pharmazeutisch relevanten Cephalosporin C-Biosynthese in verschiedenen Stammen des Imperfekten Hyphenpilzes A. chrysogenum auf molekularer Ebene analysiert. Hierbei stand die Beeinflussung der Expression der Biosynthesegene pcbC, cefEF und cefG im Mittelpunkt des Interesses. Zusätzlich wurde der Transkriptionsfaktor CREA aus A. chrysogenum isoliert und seine Beteiligung an der Glukoseregulation untersucht. Zusammenfassend wurden folgende Ergebnisse erhalten: 1) Northern-Analysen der Transkriptmengen des pcbC-Gens zeigten, daß dieses Gen einer stammspezifischen transkripttonalen Regulation durch Glukose unterliegt, die im Wildtyp ATCC 14553, nicht aber in den Semiproduzenten A3/2 und Act zu beobachten ist. Durch Herstellung eines spezifischen Antiserums und Western-Analysen konnte gezeigt werden, daß keine zusätzliche Regulation auf transtattonaler Ebene vorliegt. 2) Durch Northern-Analysen der Transkriptmengen des ceEF-Gens konnte nachgewiesen werden, daß dieses Gen in allen drei untersuchten Stämmen transkripttonal durch Glukose reprimiert ist. Untersuchungen der Transkriptstabilitäten in Abhängigkeit von Glukose zeigten, daß ein posttranskriptionaler Effekt nicht vorhanden ist. Durch Western-Analysen konnte eine zusätzliche Glukoseregulation auf transtattonaler Ebene ausgeschlossen werden. 3) Beim cefG-Gen war keine glukosebedingte Regulation auf transkripttonaler Ebene zu beobachten. Nach Herstellung eines spezifischen Antiserums und Western-Analysen zeigte sich, daß auch auf transtattonaler Ebene kein Einfluß vorhanden ist. Die Untersuchungen der produzierten Mengen an ß-Lactam-Antibiotika ließen ebenfalls keinen Einfluß auf das Genprodukt von cefG auf posttranstattonaler Ebene vermuten. Das cefG-Gen stellt somit das bisher einzige Gen innerhalb des Cephalosporin C-Biosyntheseweges dar, daß keine Regulation durch Glukose aufweist. 4) In vielen Hyphenpilzen wird eine glukoseabhängige transkripttonale Repression durch Transkriptionsfaktoren der CREA/CRE1-Familie vermittelt. Innerhalb der vorliegenden Arbeit konnte erstmals das creA-Gen aus A. chrysogenum aus einer Lambda-Genbank isoliert werden Nur Genprodukt CREA ist in allen funktionalen Domänen konserviert und weist große Homologien zu CRE1 aus Trichoderma reesei auf. Zudem liegt eine glukoseabhängige positive Regulation von creA in A. chrysogenum vor, die eine Autoregulation sowie eine bisher unbekannte Aktivatorfunktion vermuten läßt. 5) Durch das Einbringen zusätzlicher Kopien des creA-Gens in das Genom von A. chrysogenum A3/2 konnte eine transkripttonale Glukoseregulation des vorher in diesem Stamm dereguliertenpcbC-Gens erreicht werden, die mit der im Wildtyp ATCC 14553 beobachteten übereinstimmte. Gleichzeitig wurde die transkripttonale Repression des ceEF-Gens verstärkt. Hieraus läßt sich schließen, daß CREA an der Glukoseregulation der beiden Gene beteiligt ist. Ein entsprechendes Modell der CREA-Wirkung wird vorgestellt. Glukose ist den Ergebnissen zufolge ein wichtiger Faktor in der negativen Regulation der Cephalosporin C-Biosynthese in A. chrysogenum. Mit dem Glukoserepressor CREA konnte erstmals ein Transkriptionsfaktor aus A. chrysogenum identifiziert werden, der an einem regulativen Prozeß in diesem Hyphenpilz beteiligt ist. Langfristig kann die Aufklärung nährstoffabhängiger und stammspezifischer Regulationsmechanismen zur Optimierung der Anzucht in industriellen Prozessen sowie zur gezielten Stammverbesserung auf gentechnischer Ebene dienen.