Untersuchung des Einflusses von Glycerin- und Hefeextraktkonzentrationen sowie Temperaturvariationen auf die Plasmidausbeute in Escherichia coli DH10B

Abstract

Eine effiziente Plasmidproduktion in rekombinanten Escherichia coli Stämmen ist von großer Bedeutung für eine Vielzahl biotechnologischer Anwendungen. Faktoren wie die Medienzusammensetzung und Kultivierungstemperatur können die Plasmidausbeute beeinflussen [1], [2]. In dieser Bachelorarbeit wurde der Einfluss von Glycerin- und Hefeextraktkonzentrationen sowie Temperaturvariationen auf die Plasmidausbeute in Escherichia coli DH10B untersucht. Dafür wurden unterschiedliche Medienzusammensetzungen und Kultivierungstemperaturen für den Batchprozess im Bioreaktor eingesetzt. Durch die Verwendung verschiedener analytischer Methoden wurden Informationen über die Prozessverläufe und das Stoffwechselverhalten des Organismus erhoben und beurteilt. Am Ende der Kultivierungsprozesse wurde das Plasmid isoliert und quantifiziert. Auf dieser Basis wurden die spezifischen Ausbeuten und Gesamtausbeuten ermittelt. Eine Agarose-Gelelektrophorese zeigte, in welchen Konformationen das Plasmid nach der Fermentation und Aufarbeitung vorlag. Die Untersuchung zeigte, dass die Plasmidausbeute signifikant durch die Temperatur und Medienkomposition beeinflusst werden kann. Die spezifische Plasmidausbeute stieg mit einer zunehmenden Temperatur an. Bei einer Temperatur von 41 °C ergab sich mit 2,13 mgpDNA/gBTM die höchste spezifische Ausbeute. Die niedrigste spezifische Ausbeute ergab sich bei einer Kultivierungstemperatur von 35 °C mit 1,32 mgpDNA/gBTM. Dabei haben sich die Temperaturen nicht erheblich auf die Zelldichte und folglich auf die Gesamtausbeute ausgewirkt. Bei 41 °C wurde die höchste Gesamtausbeute mit 227 mg erreicht. Variierende Verhältnisse von Glycerin zu Hefeextrakt im Medium ergaben ebenfalls verschiedene spezifische Ausbeuten. Bei einer niedrigeren Wachstumsrate durch einen höheren Glycerinanteil wurde eine spezifische Ausbeute von 1,82 mgpDNA/gBTM erreicht. Allerdings folgten auf die Reduzierung der Medienkomponenten niedrigere Zelldichten, was sich auf die Gesamtausbeute auswirkte. Die niedrigste Gesamtausbeute wurde mit 120 mg bei 25 g L-1 Glycerin und 30 g L-1 Hefeextrakt erreicht.