Identification and optimization of ethanol tolerance mechanisms in Escherichia coli by means of experimental evolution

Promovendus/a: Toon Swings

Promotor(en): Prof. dr. ir. Jan Michiels, Dr. Natalie Verstraeten

Bio-ethanol is een milieuvriendelijk alternatief voor het gebruik van fossiele brandstoffen. Deze vorm van energie wordt verkregen via microbiële fermentatie, waarbij suiker omgezet wordt tot ethanol. Dit gebeurt doorgaans met behulp van gisten als productie-organisme, maar de laatste jaren wordt er evenwel ook aandacht besteed aan het potentieel van genetisch gewijzigde bacteriën in de productie van bio-ethanol. Het modelorganisme Escherichia coli treedt hierbij op de voorgrond, hoewel de lage intrinsieke ethanoltolerantie van dit species eerder laag is. Een hogere ethanoltolerantie is wel vereist voor een hogere ethanolproductie. De mechanismen achter ethanoltolerantie in E. coli zijn echter slecht begrepen. Onderzoek wees uit dat ethanoltolerantie afhangt van samenwerking tussen verschillende genen, zogenaamde epistatische interacties. Klassieke genetische onderzoeken, waarbij vooral het effect van enkelvoudige genen bestudeerd worden, kunnen de complexe interacties niet in kaart brengen. In dit onderzoek zal de genetische basis van ethanoltolerantie onderzocht worden door middel van experimentele evolutie. In de loop van de evolutie passen organismen zich aan de omgeving aan door fixatie van genetische veranderingen. Het onderzoeken van de genetische veranderingen,die optreden bij de evolutie naar hogere ethanoltolerantie stelt ons instaat de bepalende genetische factoren in ethanoltolerantie te identificeren. De invloed van deze geïdentificeerde determinanten zullen uiteindelijk onderzocht worden onder industriële condities, zodat dit onderzoek een belangrijke rol kan spelen in bio-ethanolproductie in de toekomst.