ERASysAPP2 - Verbundprojekt: LEANPROT - Entwicklung einer Systembiologie-Plattform für die Entwicklung von lean-proteome-Escherichia coli-Stämmen - Deutsches Teilprojekt A

LEANPROT beabsichtigt die Entwicklung einer iterativen Systembiologie-basierten Plattform zur Entwicklung robuster Produktionsstämme für die industrielle und pharmazeutische Biotechnologie, basierend auf einem neuartigen Ansatz der Proteom-Optimierung durch iterative Zyklen der Modellbildung und jeweils folgenden biologischen Experimenten. Hierbei sollen basierend auf einem quantitativen Single-Cell Modell, das metabolische Reaktionen (Flux balance Analysis) mit anderen Zellprozessen kombiniert betrachtet (Replikation, Proteinbiosynthese, differentielle Genexpression etc.), natürliche Synthesewege bzw. Regulationskaskaden die im biotechnologischen Prozess überflüssig sind, auf genetischer Ebene ausgeschaltet werden. Die eingesparte Energie soll in die Produktsynthese umgeleitet werden, um die wichtigsten Kennzahlen für die Leistung von Bioprozessen (Titer, Ertrag, Produktivität) zu erhöhen. In LEANPROT wird das Potential dieses Konzeptes als Proof-of-Prinziple durch die Generierung verbesserter Escherichia coli-Stämme zur rekombinanten Proteinproduktion demonstriert, die sich durch eine mindestens 50 % höhere Produktivität auszeichnen. Der Partner TU Berlin wird im Rahmen des LENPROT Konsortiums für die Entwicklung und Durchführung des Stamms-Screening sowie für die Robustheitsanalyse der selektierten Mutanten unter prozessnahen Bedingungen verantwortlich sein. Dabei ist es das Ziel Methoden der modellbasierten Versuchsplanung und Prozessoptimierung mit den experimentellen Arbeiten zu koppeln. Methoden: 1. Screening der beim Partner Trondheim generierten Mutanten im Roboter auf 96 bzw. 24 Lochplatten mit at-line und on-line angebundener automatisierter Analytik 2. Analyse der Produktion rekombinanter Proteine (Partner Biotechrabbit) in selektierter Mutanten unter produktionsnahen Bedingungen im Minibioreaktorsytem. 3. Modellgestützte Versuchsplanung zur Identifizierung von kinetischen Modellparametern im Minifermentersystem