Abstract - TU Wien

PRODUCTION, PHYSICAL-CHEMICAL PROPERTIES AND BIOLOGICAL
ACTIVITY OF FUNGAL SURFACE-ACTIVE PROTEINS FOR INDUSTRIAL
APPLICATIONS
Agnieszka Przylucka
Prüfer:
Dr. Irina S. Druzhinina
Dr. Markku Saloheimo
Hydrophobine sind oberflächenaktive Proteine aus filamenösen Pilzen. Obwohl sich Hydrophobine in
ihrer Aminosäurensequenz stark unterscheiden, weisen sie bestimmte strukturelle Gemeinsamkeiten
auf. Sie bestehen circa aus 100 Aminosäuren und enthalten immer acht konservierte Cysteine, die zu
vier Disulfidbrücken verbunden sind. Diese Proteie weisen amphiphilen Charakter auf, d.h. sie haben
eine hydrophobe (wasserabweisende) und eine hydrophile (wasserliebende) Oberfläche. Aufgrund
dieser Struktur können sie sich an hydrophoben-hydrophilen Grenzflächen zwischen Feststoff und
Flüssigkeit oder zwischen Flüssigkeit und Luft zu Proteinschichten organisieren. Diese Proteinschichten
sind flexibel aber außergewöhnlich stabil und kehren die Polarität der benetzten Oberfläche um.
Hydrophobe Oberflächen können hydrophil werden und umgekehrt. Pilze nutzen diese Funktion um
ihre Sporen und Fruchtkörper wasserabweisend zu machen.
Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften besteht ein großer Interesse Hydrophobine in
industriellen Anwendungen einzusetzen. Eine Möglichkeit ist zum Beispiel der Einsatz als Stabilisatoren
von Emulsionen, zur Beschichtung von stark wasserabweisenden Flächen zur leichteren Bearbeitung
oder als Fusionspartner zur Immobilisierung von Enzymen. Auch in der medizinischen Industrie finden
Hydrophobine Verwendung. Beschichtete Implantate weisen eine höhere Resistenz gegen bakteriellen
Befahl auf und beschichtete Nanopartikel können zur gezielten Verabreichung von Wirkstoffen
verwendet werden.
Die hohe Nachfrage nach Hydrophobinen verlangt nach einer wirtschaftlichen Herstellung der Proteine
im industriellen Maßstab. In den vergangenen Jahren wurde an der rekombinanten Produktion der
Hydrophobine in verschiedene Organismen gearbeitet. Aufgrund ihrer Eigenschaften ist solch eine
Produktion allerdings schwer realisierbar. Jedes bislang getestet System (Bakterien, Hefe, filamentöser
Pilz) besitzt spezifischen Vor- und Nachteile. In der vorliegenden Dissertation wurden die
Hydrophobine des filamentösen Pilzes Trichoderma untersucht. Dieser Pilz besitzt außergewöhnlich
viele Gene dieses Proteins, welche neuen Eigenschaften aufweisen, die potentiell für spezifische
Anwendungen wie die enzymatische Hydrolyse von
Polyethylenterephthalat und für die
Ummantelung von Mikropartikeln genutzt werden können. Es wurde ein Vergleich durchgeführt von
verschiedenen Produktionstämmen: Escherichia coli, Pichia pastoris und Trichoderma reesei. Eine
multivariante Analyse wurde angewendet um das optimale System zur Produktion von Hydrophobinen
zu finden.