Modellierung der Biosynthese von Cephalosporin C durchAcremonium chrysogenum

Abstract

1 Problemstellung 1945 fand G I U S E P P E B R O T Z U einen aus Kloakenabwässern isolierten Schimmelpilz, Cephalosporium acremonium brotzu, der ein neuartiges, gegen Stahpylococcus aureus und Salmonella typhi wirksames Antibiotikum ausschied. Von A B R A H A M und N E W TO N [1] wurden in den 50er Jahren das Cephalosporin C und dessen Vorläufer ¹Cephalosporin Nª (Penicillin N) isoliert und charakterisiert.Cephalosporin C ist ein Sekundärmetabolit des aeroben Pilzes Acremonium chrysogenum, ein natürlich vorkommendes, nur schwach wirksames Antibiotikum mit einem û-Lactam-und einem Dihydrothiazinring und einer Seitenketten-Gruppe. Es wird gegenwärtig biotechnologisch unter Verwendung von Hochleistungsstämmen als Vorläufer für wirksame halbsynthetische Cephalosporine produziert, da eine organisch-chemische Totalsynthese nicht konkurrenzfähig ist.Zahlreiche Forschungsgruppen befassten sich mit der Prozessentwicklung und der Klärung der Regulation der Biosynthese. Eine Übersicht über die Regulation der Biosynthese wurde von M A R T I N [2] und über prozesstechnische Aspekte von S C H Ü G E R L und S E I D E L [3] gegeben.Abb. 1 zeigt die Biosynthese von Cephalosporin C. Ziel der Modellierung der Biosynthese ist es, auf der Basis des Modells eine optimale Regelung für die Biosynthese zu entwickeln und die Produktbildung zu optimieren.S i m u l a t i o n 1171

90 Years CIT – 90 Years Development in Biotechnology and Bioprocess Engineering

“…Doch nicht nur Reaktoren und deren Inhalte ließen sich gut modellieren, auch biologische Prozesse und sogar ganze Organismen wurden simuliert. Rhee, Seidel und Schügerl zeigten im Jahr 2002, dass der Biosyntheseweg von Cephalosporin C in Acremonium chrysogenum durch ein Modell basierend auf Stoffbilanzen und Enzymkinetik zufriedenstellend beschreibbar ist . Im darauffolgenden Jahr modellierten Fleck und Posten die einzellige Mikroalge Porphyridum purpureum in Hinblick auf deren Wachstum und Produktbildung .…”