Metabolomanalyse von Corynebacterium glutamicum und Pseudomonas aeruginosa unter verschiedenen Wachstumsbedingungen

Metabolomanalyse mittels GC-MS ist eine hochsensitive Methode der Charakterisierung des Phänotyps. Sie kann Veränderungen im zellulären Zustand aufgrund genetischer oder umweltbedingter Einflüsse aufdecken und findet Anwendung für detaillierte Vergleiche eines Wirtes mit einem Pathogen oder für die Stammoptimierung in industriellen Prozessen. C. glutamicum wurde in einer Prozess-kontrollierten batch-Fermentation auf den Kohlenstoffquellen Glucose und Quinat kultiviert. Die intrazellulären Konzentrationen konnten in distinkte Cluster eingeteilt und anschließend verglichen werden. Dabei zeigten sich deutliche Unterschiede in dem metabolischen Zustand beider Fermentationen, was Rückschlüsse auf aktive Stoffwechselwege, wie den β-Ketoadipatweg sowie den Glyoxylatweg unter Verwendung von Quinat als Kohlenstoffquelle, zulässt. Zusätzlich konnte die reversible Bildung eines roten Farbstoffes während eines Sauerstoff-limitierten Fermentationsprozesses mit der Kohlenstoffquelle Quinat beobachtet werden. Außerdem wurde der Wachstumsphänotyp und das Metabolom der P. aeruginosa-Stämme PAO1, PA14, TBCF10839, der Transposonmutanten D8A6, PA1436, PA1572, PA5349, PA4640 sowie von drei klinischen Isolaten von je zwei Cystische Fibrose-Patienten auf unterschiedlichen Kohlenstoffquellen detaillierter charakterisiert. Der Metabolismus der P. aerugionsa-Stämme PAO1, PA14 sowie TBCF10839 wird durch das Wachstumssubstrat und nicht durch den stammspezifischen Hintergrund definiert. Bei der Untersuchung der Transposonmutanten verglichen mit dem Referenzstamm TBCF10839 resultierten deutliche Unterschiede in Bezug auf das Wachstum und den metabolischen Zustand. Die Analyse der klinischer Isolate gewährt Einblicke in die Adaptationsprozesse an den Respirationstrakt von CF-Patienten. Ferner konnte die Extraktionsmethode für die Phasenseparation hydrophober Metabolite für P. aeruginosa etabliert werden, wobei zwei der drei dominierenden Cyclopropane in bakteriellen Membranlipiden detektiert wurden.