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CO2 fixation with genetically modified E. coli W
Alexander Gill
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Christoph Herwig
DOI
10.25365/thesis.57434
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26127.30073.270753-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Steigende CO2 Emissionen sind eines der gr
¨
oßten Probleme unserer moder-
nen Zeit. Die beste momentan bekannte M
¨
oglichkeit diese zu vermindern sind
Erneuerbare Energien. Da autotroph lebende Organismen wie Pflanzen und Al-
gen langsam wachsen und komplexe Bioreaktoren ben
¨
otigen, wurde erfolgreich
versucht ob E. coli CO2 fixieren kann wenn er Rubisco exprimiert. In dieser Arbeit
wurde versucht diese Methode in E. coli W zu ¨
ubertragen, da dieser wesentlich
stressresistenter ist.
Zuerst wurden Wachstums Experimente mit E. coli W Δ pfkA, Δ pfkB und Δ
zwf (WKO3) durchgef¨
uhrt. Diese Knockouts seperieren den oxidativen Pentose
Phosphat Weg von der Glykolyse und sollen mit Rubisco und Phosphoribuloki-
nase einen neuen Stoffwechselweg bilden. Die Wachstums Experimente zeigten,
dass diese Knockouts nicht ausreichen um E. coli W in ein Rubisco abh
¨
angiges
Wachstum zu zwingen. Daher wurde entschieden, dass zus
¨
atzlich das Gen gapA
ausgeschaltet werden soll.
Der urspr¨
ungliche Plan ein Plasmid, das Rubisco, Phosphoribulokinase und
Carboanhydrase codiert in E. coli WKO3 zu transformieren funktionierte nicht, da
das Plasmid in diesem Stamm nicht stabil war. Ein fast gelungener Versuch der
Transformation wies eine Punktmutation in prk auf. Das f¨
uhrt zu der Vermutung,
dass Ribulose 1,5 Bisphosphat, das als giftig f¨
ur die Zellen gilt und das Produkt
der Phosphoribulokinase ist, diese Probleme verursachte. Um dieses Problem
zu l
¨
osen wurde versucht einen Promoter der durch Anhydrotetrazyklin induziert
wird (tetP) zu integrieren um die Expression von prk zu steuern.
Am Ende konnte weder der Knockout in gapA noch das Integrieren des tetP
um prk zu steuern in der vorgegebenen Zeit realisiert werden.
Abstract
(Englisch)
Our modern world struggles with increasing CO2 emissions. The best way to
lower them is the usage of renewable energy-sources. Since autotrophic organ-
isms are growing very slow and need more complex bio reactors, it was success-
fully tested if genetically engineered E. coli expressing Rubisco, are able to fix
CO2 and build up biomass with it. In this work it was tried to transfer this method
into E. coli W a more stress resistant strain.
First growth experiments with E. coli W Δ pfkA, Δ pfkB and Δ zwf (WKO3)
were performed. These knockouts cut off the oxidative pentose phosphate path-
way from the glycolysis and should create a metabolic shunt if Rubisco is ex-
pressed. The results of growth experiments showed that these knockouts are not
sufficient to force E. coli W into Rubisco dependent growth. So it was decided to
add an additional knockout in gapA.
The initial plan of transforming a plasmid encoding Rubisco, Phosphoribuloki-
nase and Carbonic Anhydrase into E. coli WKO3 did not work because the plas-
mid was not stable in this strain. One nearly successful attempt showed a point
mutation in the promotor sequence of prk. This leads to the assumption that the
toxicity of ribulose 1,5 bisphosphate, the product of Prk causes these problems.
In order to overcome this problem it was tried to integrate an anhydrotetrycycline-
inducible promoter (tetP) for regulating the expression of prk.
In the end the knockout of gapA could not be realized within the time of this
work, as well as the integration of tetP as promoter for prk.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
molecular cloning CO2 fixation Rubisco E. coli metabolic engineering
Schlagwörter
(Deutsch)
Klonieren CO2 Fixierung Rubisco E. coli
Autor*innen
Alexander Gill
Haupttitel (Englisch)
CO2 fixation with genetically modified E. coli W
Paralleltitel (Deutsch)
CO2 Fixierung mit genetisch modifizierten E. coli W
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
54 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christoph Herwig
Klassifikationen
02 Wissenschaft und Kultur allgemein > 02.13 Wissenschaftspraxis ,
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.03 Methoden und Techniken in den Naturwissenschaften ,
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
43 Umweltforschung > 43.12 Umweltchemie ,
58 Chemische Technik > 58.10 Verfahrenstechnik: Allgemeines
AC Nummer
AC15392204
Utheses ID
50710
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |