Bakterien – vielfältig nutzbar als mikrobielle Zellfabriken

Bakterien können einfache Moleküle wie Zucker oder Alkohole als Nährstoffe aufnehmen und daraus mit Hilfe ihrer Enzymmaschinerie sämtliche für den grundlegenden Zellstoffwechsel nötigen Bausteine, die sog. Primärmetabolite, herstellen. Darüber hinaus können sie wie Pflanzen viele verschiedene oftmals art-spezifische Sekundärmetabolite synthetisieren. Diese sind komplexere Moleküle, die spezielle Aufgaben jenseits des Grundstoffwechsels erfüllen. Aufgrund dieser speziellen Funktionen, wie z. B. der Abwehr von konkurrierenden Organismen, sind sie häufig höchst wertvoll, etwa als Antibiotika für den Menschen. Die Gewinnung solcher Sekundärmetabolit-basierten Wert- und Wirkstoffe direkt aus den natürlichen Produzenten ist oft nur eingeschränkt möglich, daher besteht ein zunehmend größerer Bedarf, für diesen Zweck geeignete Bakterienstämme als Designer-Fabriken zu etablieren.
Durch den gezielten Transfer von DNA, die genetische Informationen zur Biosynthese wertvoller Sekundärmetabolite trägt, in verschiedenste Mikroorganismen, wie z. B. Escherichia coli, Rhodobacter capsulatus und Pseudomonas putida, konnten bereits zahlreiche wertvolle Metabolite hergestellt werden (Abbildung 1, Liebl et al., 2014; Loeschcke & Thies 2015). Ein Beispiel hierfür ist die Synthese des antimikrobiellen Pigments Prodigiosin in P. putida (Loeschcke et al., 2013, Domröse et al., 2015).