Teilprojekt B3: Einfluss des Environoms auf die Morphologie und Produktbildung filamentöser Pilze (Aspergillus niger)

B3 ÜbersichtHintergrund

Filamentöse Pilze besitzen eine lange Tradition in der Herstellung biotechnologischer Produkte und zählen auch in der modernen Kultivierung zu den wichtigsten Organismen, wenn es darum geht, aus preiswerten Substraten und mit hoher Effizienz industrielle Produkte zu gewinnen Im Teilprojekt B3 des Sonderforschungsbereichs 578 werden verfahrenstech­nische und moleku­larbiologi­sche Methoden und Er­kenntnisse zum Einfluss des Environoms auf die Morphogenese des filamentösen Pilzes Aspergillus niger und die Produktion von Proteinen zusammengeführt. Hierbei soll ein ganzheitliches Modell der Kultivierung filamentöser Mikroorganismen entwickelt werden, um bestehende Prozesse besser zu verstehen und die Produktausbeute zu steigern. Eingesetzte Methoden umfassen bildgebende Verfahren, wie Partikelgrößenanalyse (Laserbeugung, Focused Beam Reflectance Measurement), digitale Bildanalyse, Fraktalanalyse, Mikrotomschnitttechnik, Computional Fluid Dynamics (CFD),Viskositätsmessungen sowie molekularbiologische Techniken wie Realtime-PCR und Enzymaktivitätstests.
Ziele
  • Einfluss des Environoms auf die Morphogenese und Produktbildung mit dem Ziel der Prozessoptimierung und Verbesserung der Produktausbeute
  • Optimierung des Kultivierungsprozesses durch die Verknüpfung der Bereiche Environom, Morphologie und intrazelluläre Prozesse
  • Ganzheitliche bildanalytische Charakterisierung der Morphologie von A. niger hinsichtlich der Beeinflussung durch das Environom
  • Modellierung der Viskosität mit Hilfe morphologischer Daten
  • Modellierung mechanischer Beanspruchungen in Mehrphasenreaktoren mittels numerischer Strömungssimulation (CFD), Validierung über Experimental Fluid Dynamics sowie Untersuchungen zur mechanischen Beanspruchung biologischer Systeme
  • Analyse der Genexpression, der Produktbildung und –sekretion; Untersuchung von Stress- und Morphogenesemarkern
Publikationen
0. Wucherpfennig T, Lakowitz A, Driouch H, Krull R, Wittmann C (2012)
Customization of Aspergillus niger Morphology Through Addition of Talc Micro Particles.

J. Vis. Exp. 61. Video.

0. Priegnitz B E, Wargenau A, Brandt U, Rohde M, Dietrich S, Krull R, Fleißner A (2012)
The role of initial spore adhesion in pellet and biofilm formation in Aspergillus niger.

Fungal Genet. Biol. 49:30-38.

0. Driouch H, Hänsch R, Wucherpfennig T, Krull R, Wittmann C (2012)
Improved enzyme production by superior bio-pellets of Aspergillus niger - Targeted morphology engineering using titanate micro particles.

Biotechnol. Bioeng. 109:462-471.

0. Wucherpfennig T, Hestler T, Krull R (2011)
Morphology engineering - Osmolality and its effect on Aspergillus niger morphology and productivity.

Microb. Cell Fact. 10:58.

0. Wucherpfennig T, Kiep K A, Driouch H, Wittmann C, Krull R (2010)
Morphology and Rheology in Filamentous Cultivations.

Adv. Appl. Microbiol., Vol. 72, Laskin A I, Gadd G M, Sariaslani S (Eds.), Academic Press, p. 89-136, ISBN: 978-0-12-380989-6

0. Lin P-J, Scholz A, Krull R (2010)
Effect of volumetric power input by aeration and agitation on pellet morphology and product formation of Aspergillus niger.

Biochem. Eng. J. 49:213-220.

0. Eslahpazir Esfandabadi M, Hempel D C, Krull R (2010)
CFD-Anwendungen für Rührkesselreaktoren in der Bioverfahrenstechnik.

Chem. Ing. Tech. 82:229-241.

0. Stintzing A, Pilz R, Hempel D C, Krull R (2008)
Mechanische Beanspruchungen in Mehrphasenreaktoren.

Chem. Ing. Tech. 80:1837-1842.

0. Lin P-J, Grimm L H, Wulkow M, Hempel D C, Krull R (2008)
Population balance modeling of the conidial aggregation of Aspergillus niger.

Biotechnol. Bioeng. 99:341-350.

0. Kelly S, Grimm L H, Jonas R, Hempel D C, Krull R (2006)
Investigations of the morphogenesis of filemantous microorganisms.

Eng. Life Sci. 6:475-480.

0. Kelly S, Grimm L H, Bendig C, Hempel D C, Krull R (2006)
Effects of fluid dynamic induced shear stress on fungal growth and morphology.

Proc. Biochem. 41:2113-2117.