Biochemical Engineering Aspects of Expanding the Produced Secondary Metabolite Space in Bacteria

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Bakterielle Sekundärmetabolite (SM) haben das Potenzial, neue Wirkstoffe gegen Krankheiten zu liefern. Während die Literatur häufig die gezielte Produktion einzelner SMs oder traditionelle Screenings mit Fokus auf spezifische Bioaktivitäten untersucht, bietet der One Strain, Many Compounds (OSMAC)-Ansatz durch veränderte Kultivierungsbedingungen ebenfalls vielversprechende Möglichkeiten zur Entdeckung neuer SM. Neue Mass Features (MFs) wurden als Indikator für die SM-Produktion eingeführt, und Bakterienstämme wurden durch Genome Mining ausgewählt. Die grundlegende MF-Produktion wurde in einem klassischen OSMAC-Screening erfasst. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass seltene OSMAC-Bedingungen die Anzahl und Diversität der MFs erhöhen können. Ein Screening mit limitierten Minimalmedien und biotischen sowie organischen Lösungsmittel-Additiven bestätigte diese Hypothese. Die Kultivierungsbedingungen können als globaler Schalter fungieren und die MF-Produktion in phylogenetisch unterschiedlichen Bakterienstämmen aktivieren. Die Strategie der seltenen OSMAC-Bedingungen wurde in einem Multi-Trigger-Ansatz (bivariates OSMAC) verfeinert, wobei zwei Bedingungen gleichzeitig in einem miniaturisierten Deep-Well-Plate-System geändert wurden. Die Hypothese einer synergistischen MF-Produktion wurde durch 26 bivariate MFs bestätigt, wobei 70% der neuen MFs nur unter einer spezifischen Bedingung produziert wurden. Breite Screenings mit inno