Blastobotrys adeninivorans, auch Arxula adeninivorans, ist eine dimorphe Hefe-Art mit ungewöhnlichen Eigenschaften. Sie wurde zuerst Mitte der 1980er Jahre beschrieben und zunächst Trichosporon adeninivorans genannt.
Nach ihrer Entdeckung in den Niederlanden wurden Stämme dieser Art u. a. in Sibirien und Südafrika gefunden. Sie wurden aus Bodenproben und Holzhydrolysaten isoliert. Nach detaillierten phylogenetischen Vergleichen mit verwandten Hefearten wurde Arxula adeninivorans im Jahre 2007 in Blastobotrys adeninivorans umbenannt. Der vormalige wissenschaftliche Name wird jedoch noch vielfach verwendet. Alle B. adeninivorans-Stämme weisen ungewöhnliche biochemische Aktivitäten auf. Sie sind in der Lage, neben verschiedenen Zuckern Amine, Adenin (daher der Name adeninivorans) und andere Purine als einzige Kohlenstoffquelle zu nutzen. Ferner können sie Nitrat assimilieren und sind thermotolerant, d. h., sie können bei Temperaturen bis 48 °C wachsen. Ein besonderes Charakteristikum von biotechnologischer Bedeutung ist ein temperaturabhängiger Dimorphismus. Bei Temperaturen über 42 °C wird eine reversible Umwandlung von normalen Hefezellen in filamentöse Formen (ähnlich der von Schimmelpilzen) induziert. Hefeformen kehren bei Absenkung der Kultivierungstemperatur unter 42 °C zurück. Mit der Änderung der Morphologie sind Unterschiede in der Sekretion von Proteinen und in der Modifikation (Anheften von Zuckerketten) verbunden (siehe Abbildung in Taxobox).
Die zuvor beschriebenen ungewöhnlichen Eigenschaften machen B. adeninivorans zu einem attraktiven Organismus für biotechnologische Anwendungen. Einerseits ist die Hefe eine Quelle für viele Enzyme mit interessanten Eigenschaften für industrielle Anwendungen und den entsprechenden Genen, darunter zum Beispiel Glucoamylasen, Tannase, Lipasen, Phosphatasen und viele andere. Andererseits ist B. adeninivorans ein sehr robuster und sicherer Organismus, der nach gentechnischer Veränderung genutzt werden kann, Proteine im industriellen Maßstab herzustellen. Dazu werden geeignete Wirtsstämme mit Plasmiden transformiert, in denen unter anderem die genetische Anweisung zur Herstellung derartiger Proteine enthalten ist (siehe Abbildung 2). Die Grundstruktur derartiger Plasmide ist ähnlich der, wie unter dem Wikipedia-Stichwort Hansenula polymorpha beschrieben.
In der akademischen Forschung[2] nutzte man diese Hefe für verschiedene Anwendungen.
Hier als exemplarisch zwei gentechnisch veränderte Stämme und ihre Anwendung:
In beiden Fällen wurden mehrere Plasmide mit unterschiedlichen Proteingenen gleichzeitig in die Hefe übertragen. Im ersten Beispiel wurde ein Stamm durch gentechnische Veränderung mit der Fähigkeit ausgestattet, ein auf biologischem Wege abbaubares Plastikmaterial herzustellen, nämlich PHA (Polyhydroxyalkanoat). Dazu musste ein neuer Syntheseweg, bestehend aus drei enzymatischen Schritten, in die Hefe übertragen werden. Die entsprechenden Gene phbA, phbB und phbC wurden aus dem Bakterium Ralstonia eutropha isoliert und in geeigneter, für die Hefe nutzbarer Form in Plasmide integriert. Diese Plasmide wurden in die Hefe eingeschleust, aber der so erzeugte gentechnisch veränderte Organismus war leider nicht in der Lage, das Plastikmaterial effizient herzustellen. Im zweiten Beispiel wurde ein Biosensor für den Nachweis von Östrogenen in Umweltproben entwickelt. Dazu wurde die Wirkkette des Östrogens in der Hefe imitiert. Zunächst wurde auf einem ersten Plasmid ein Gen für den menschlichen Östrogenrezeptor alpha (hERalpha) in die Hefe übertragen. Ein derartiger Rezeptor erkennt und bindet das Hormon jedoch erst in Konzentrationen über dem gesetzlichen Grenzwert. Der Rezeptor interagiert nach Bindung des Östrogens mit einem zweiten Gen, das durch diese Interaktion aktiviert wird. Ein solches „Reportergen“ wurde auf einem zweiten Plasmid in die Hefe übertragen. Das „Reportergen“ enthält die Produktionsanweisung für die Herstellung eines leicht mit einfachen Tests nachzuweisenden Proteins, etwa eines Enzymes oder eines Farbstoffes – dieses Gen lag in diesem Fall als Fusion an ein Kontrollelement vor, einem Promotor, der so modifiziert war, dass er den Rezeptor/Hormon Komplex erkennen konnte. Ein derartig veränderter Stamm kann in Gegenwart etwa von Abwasserproben kultiviert werde. Die Konzentration kann dann in Korrelation zur Menge des Reportergenproduktes (etwa Farbintensität oder Enzymaktivität) genau bestimmt werden.
Blastobotrys adeninivorans, auch Arxula adeninivorans, ist eine dimorphe Hefe-Art mit ungewöhnlichen Eigenschaften. Sie wurde zuerst Mitte der 1980er Jahre beschrieben und zunächst Trichosporon adeninivorans genannt.
Arxula adeninivorans (Blastobotrys adeninivorans) is a dimorphic yeast with unusual characteristics. The first description of A. adeninivorans was provided in the mid-eighties. The species was initially designated as Trichosporon adeninovorans.[2] After the first identification in the Netherlands, strains of this species were later on also found in Siberia and in South Africa in soil and in wood hydrolysates. Recently, A. adeninivorans was renamed as Blastobotrys adeninivorans after a detailed phylogenetic comparison with other related yeast species. However, many scientists desire to maintain the popular name A. adeninivorans.
All A. adeninivorans strains share unusual biochemical activities being able to assimilate a range of amines, adenine (hence the name A. adeninivorans) and several other purine compounds as sole energy and carbon source, they all share properties like nitrate assimilation, they are thermo-tolerant (they can grow at temperatures of up to 48 °C or 118 °F). A special feature of biotechnological impact is a temperature-dependent dimorphism. At temperatures above 42 °C (108 °F) a reversible transition from budding cells to mycelial forms is induced. Budding is re-established when cultivation temperature is decreased below 42 °C (108 °F).
The unusual characteristics described above render A. adeninivorans very attractive for biotechnological applications. On the one hand, it is a source for many enzymes with interesting properties and the respective genes, for instance glucoamylase, tannase, lipase, phosphatases and many others. On the other hand it is a very robust and safe organism that can be genetically engineered to produce foreign proteins. Suitable host strains can be transformed with plasmids. The basic design of such plasmids is similar to that described under Hansenula polymorpha and yeast expression platforms.
Here are two special examples of recombinant strains and their application: in both cases several plasmids with different foreign product genes were introduced into the yeast. In a first case this recombinant yeast strain acquired the capability to produce natural plastics, namely PHA (polyhydroxyalkanoates). For this purpose a new synthetic pathway had to be transferred into this organism consisting of three enzymes. The respective genes phbA, phbB and phbC were isolated from the bacterium Ralstonia eutropha and integrated into plasmids. These plasmids were introduced into the organism. The resulting recombinant strain was able to produce the plastic material.
In the second example a biosensor for the detection of estrogenic activities in wastewater has been developed. In this case the route how estrogens act in nature was mimicked. A gene for the human estrogen receptor alpha (hERalpha) contained on a first plasmid was initially introduced. The protein encoded by this gene recognizes and binds estrogens. The complex is then bound to a second gene contained on a second plasmid that becomes activated upon binding. In this case a gene sequence of a reporter gene (the gene product can be easily monitored by simple assays) was fused to a control sequence (a promoter) responsive to the estrogen/receptor complex. Such strains can be cultured in the presence of wastewater and the estrogens present in such samples can be easily quantified by the amount of the reporter gene product.
Arxula adeninivorans (Blastobotrys adeninivorans) is a dimorphic yeast with unusual characteristics. The first description of A. adeninivorans was provided in the mid-eighties. The species was initially designated as Trichosporon adeninovorans. After the first identification in the Netherlands, strains of this species were later on also found in Siberia and in South Africa in soil and in wood hydrolysates. Recently, A. adeninivorans was renamed as Blastobotrys adeninivorans after a detailed phylogenetic comparison with other related yeast species. However, many scientists desire to maintain the popular name A. adeninivorans.
Blastobotrys adeninivorans je grzib[3], co go nojprzōd ôpisoł Middelhoven, Hoogk.-Te Niet & Kreger-van Rij, a terŏźnõ nazwã doł mu Kurtzman & Robnett 2007. Blastobotrys adeninivorans nŏleży do zorty Blastobotrys i familije Trichomonascaceae.[4][5] Żŏdne podgatōnki niy sōm wymianowane we Catalogue of Life.[4]
Blastobotrys adeninivorans je grzib, co go nojprzōd ôpisoł Middelhoven, Hoogk.-Te Niet & Kreger-van Rij, a terŏźnõ nazwã doł mu Kurtzman & Robnett 2007. Blastobotrys adeninivorans nŏleży do zorty Blastobotrys i familije Trichomonascaceae. Żŏdne podgatōnki niy sōm wymianowane we Catalogue of Life.
