ERASysAPP2 - Verbundprojekt: XyloCut - Neue Wege zur kohlenstoffeffizienten mikrobiellen Produktion chemischer Grundbausteine aus Lignocellulose-abgeleiteter D-Xylose

Das Projekt hat zum Ziel Corynebacterium glutamicum und Saccharomyces cerevisiae in flexible und kohlenstoffeffiziente mikrobielle Zellfabriken weiterzuentwickeln, welche in der Lage sind, D-Xylose aus Lignocellulose-haltigem Material in Wertstoffe wie Diole, Lactole und organische Säuren umzuwandeln. Durch die Kombination von Gentechnik und Systembiologie wird das Potential gerichteter systemischer Ansätze zum Metabolic Engineering von C. glutamicum and S. cerevisiae demonstriert. Insbesondere wird neues Wissen in Bezug auf den Einfluss industrieller Hydrolysate auf die intrazelluläre Dynamik von Proteinen, Metaboliten und Stoffflüssen sowie auf die Produktionsleistungen beider Plattformorganismen generiert. Im Anschluss sollen mit Hilfe der neu konstruierten Stämme und modellbasierter Optimierungsansätze die Möglichkeiten der wachstumsentkoppelten Produktion auf industriellen Hydrolysaten evaluiert werden. Das Projekt ist in vier Arbeitspakete unterteilt, welche jeweils drei Tasks (T) umfassen. T1.1: Metabolische Netzwerkanalysen zur effizienten Nutzung von LCM-Hydrolysaten. T1.2: Erzeugung von D-Xylose-verwertenden Stämmen zur Produktion von 4-Hydroxybutanal. T1.3: Mikrobielle Produktion von 1,4-Butandiol und -Ketoglutarat aus D-Xylose im ausgeglichenem Redoxzustand. T2.1: LC-MS/MS Methodenentwicklung für quantitative Omics-Untersuchungen des erweiterten Weimberg-Wegs. T2.2: Physiologische Charakterisierung ausgewählter Stämme auf definierten D-Xylose-Mischungen und LCM-abgeleiteter D-Xylose im Kleinkulturmaßstab. T2.3: Proteom- und Metabolom-Phänotypisierung auf Basis von Bioreaktorkultivierungen im Labormaßstab. T3.1: Isotopomer-Analyse und 13C-Metabolische Stoffflussanalyse. T3.2: Mechanistische Modellierung basierend auf Steady-State-Daten. T3.3: Integrative Datenanalyse zur Bewertung der Produktionsleistung der erzeugten C. glutamicum-Stämme. T4.1: Administratives, technisches und strategisches Management. T4.2: Erfindungen und Schutz. T4.3: Dissimination.