Zeitschrift für Küstenzonenmanagement

Abstrakt

Neue molekulare Methoden zur Entdeckung und Entwicklung von Biokatalysatoren aus unkultivierten marinen Mikroorganismen

Agustinus Robert Uria, Yusro Nuri Fawzya und Ekowati Chasanah

Die Metagenomik ist ein leistungsfähiger kultivierungsunabhängiger Ansatz, der angewendet werden kann, um Zugang zu
Biokatalysatoren aus unkultivierten marinen Mikroorganismen zu erhalten. Die Entdeckung mariner Biokatalysatoren mit diesem Ansatz
umfasst im Allgemeinen vier Hauptschritte. Zunächst
wird eine metagenomische Bibliothek aus einer marinen Umgebung erstellt, die einen Pool von Genen enthält, die Biokatalysatoren kodieren. Dies kann mit verschiedenen Methoden erfolgen, darunter das Klonen von
enzymatisch verdauter DNA, ungeschnittener DNA und PCR-amplifizierten Produkten. Zweitens wird die metagenomische Bibliothek
auf die Gene von Interesse durchsucht, indem der Aktivitätstest des Expressionsprodukts, In-situ-Hybridisierung
oder Polymerase-Kettenreaktion (PCR) durchgeführt werden. Drittens werden die erhaltenen Zielgene, sowohl funktionelle als auch phylogenetische Gene,
sequenziert und mithilfe bioinformatischer Werkzeuge analysiert, um Informationen über die funktionellen und
strukturellen Eigenschaften sowie die mikrobiellen Quellen der kodierten Biokatalysatoren zu erhalten. Schließlich werden die Zielgene
in geeigneten mikrobiellen Wirten exprimiert, wodurch die entsprechenden rekombinanten Biokatalysatoren produziert werden. Alle
bestehenden Methoden zur Entwicklung mariner Biokatalysatoren zur Leistungssteigerung können in
zwei Hauptstrategien eingeteilt werden: (i) rationales Design und (ii) gerichtete Evolution. Rationales Design, das die Verwendung
von Restriktionsenzymen und Spleißen durch Überlappungsverlängerung (SOE) umfassen kann, erfordert Informationen über die
strukturellen und funktionellen Eigenschaften des Biokatalysators, um bestimmte Aminosäuren zu verändern. Während gerichtete Evolution, einschließlich der
fehleranfälligen PCR-Technik und des Gen-Shuffling, keine solchen Informationen benötigt.