Entschlüsselung des Aspergillus niger Genoms lässt Produktion von Zitronensäure kostengünstiger werden
Jena/Chicago, 30.08.2001. Als weltweit erstes Unternehmen hat die Integrated Genomics Inc. (IG), Chicago/Jena, die Erbinformation und den Stoffwechsel des Pilzes Aspergillus niger sequenziert und komplett entschlüsselt. Der Organismus ist als Forschungsobjekt von großem wirtschaftlichen Interesse, da er unter anderem zur biotechnologischen Produktion von Zitronensäure eingesetzt wird. Diese Säure wird vor allem in Getränken, Nahrungsmitteln, Reinigungsmitteln und Pharmazeutika verwendet. Die neuen Erkenntnisse über die Erbinformationen und Stoffwechselwege des Aspergillus niger ermöglichen es Industrieunternehmen, ihre biotechnologische Produktion von Zitronensäure erheblich effizienter und kostengünstiger zu gestalten. Im Jahr 2000 wurden weltweit 400.000 Tonnen Zitronensäure mit einem Wert von über einer Milliarde US-Dollar verkauft. Die Wachstumsrate liegt bei vier bis fünf Prozent jährlich.
In der Vergangenheit wurde Zitronensäure aus Zitrusfrüchten gewonnen, mittlerweile stammen 99 % der Weltproduktion aus dem Gärungsprozess von Aspergillus niger. Zitronensäure kommt auf Grund ihrer positiven Eigenschaften häufig zum Einsatz: Sie löst sich schnell auf, geliert stark und schmeckt angenehm. Sie wird beispielsweise als Konservierungsmittel in Getränken und Bonbons, als Geschmackstoff, als Säuerungsmittel bei der Herstellung von Fruchtgelee und zusammen mit Ascorbinsäure als Antioxidationsmittel beim Tiefkühlen von Früchten eingesetzt.
Mit Hilfe ihrer Bioinformatik-Plattform ERGOTM klärte IG den kompletten Stoffwechselweg auf, den Aspergillus niger zur Produktion von Zitronensäure nutzt. Bei diesem Organismus umfasst das Genom, also die Gesamtheit aller Erbinformationen, mehr als 34 Millionen Basenpaare. Aus diesen "Buchstaben" gelang es IG sinnvolle "Wörter", nämlich einzelne Gene, herauszuarbeiten. IG fand über 8.000 Gene, klärte ihre Funktion auf und rekonstruierte den detaillierten Bau- und Funktionsplan, der als neue Grundlage zum Verständnis des Organismus gilt.
Industrieunternehmen können mit Hilfe dieser Daten den Stoffwechselprozess des Pilzes beeinflussen und die verschiedenen Produktionsstämme erheblich in ihrer Effizienz verbessern. Bisher wurden auf Basis von Mutagenesen und einem anschließenden Screening Stammoptimierungen vorgenommen, eine nicht nur kostspielige, sondern auch langwierige Trial-and-Error-Methode. Im Gegensatz zu diesem traditionellen Ansatz ermöglicht das Verfahren von IG, ausgewählte Stoffwechselpfade systematisch zu deletieren, zu verändern und so zu optimieren.
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