@phdthesis{Awe2010,
  author    = {Susanne Awe},
  title     = {Abbau von Phenylalkanen und weiteren alkylsubstituierten Aromaten durch Hefen und filament{\"o}se Pilze},
  journal    = {Degradation of phenylalkanes and further alkylsubstituted aromatics by yeasts and filamentous fungi},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000759-5},
  year      = {2010},
  abstract  = {Gegenstand der vorliegenden Arbeit war es, den Abbau von Phenylalkanen durch eukaryotische Mikroorganismen, insbesondere Pilze, zu untersuchen. Im Focus der Dissertation lagen dabei Untersuchungen mit der Hefe Trichosporon asahii SBUG-Y 833. Des Weiteren erfolgten Analysen mit Candida maltosa SBUG Y 700, Trichosporon mucoides SBUG Y 801 und neun filament{\"o}sen Pilzen der Gattungen Cunninghamella, Fusarium, Lecanicillium, Mucor, Penicillium, Sporothrix und Umbelopsis. Als Substrate wurden Phenylalkane mit f{\"u}nf bis zehn und zw{\"o}lf Kohlenstoff-Atomen in der Alkylseitenkette eingesetzt. Zur Charakterisierung der Abbau- und Transformationsleistungen der Hefen, insbesondere von T. asahii, erfolgten dar{\"u}ber hinaus Biotransformationsexperimente mit Phenylalkan-Derivaten und aromatischen S{\"a}uren. Candida maltosa 1. Mit der Hefe C. maltosa, die zur Assimilation von n Alkanen bef{\"a}higt ist, konnte ein Wachstum mit Phenylalkanen (0,5 \% [v/v]), deren Alkylseitenkette mindestens 8 Kohlenstoff-Atome aufwiesen, ermittelt werden. 2. In Biotransformationsexperimenten mit ungeradzahligen Phenylalkanen (Phenylheptan und Phenylnonan) konnte eine kontinuierliche extrazellul{\"a}re Akkumulation von Benzoes{\"a}ure nachgewiesen werden. Phenylalkane mit einer geraden Anzahl von Kohlenstoff-Atomen in der Alkylseitenkette (Phenylhexan, Phenyloctan, Phenyldecan und Phenyldodecan) werden via Phenylbutters{\"a}ure und 4 Phenyl 3-butens{\"a}ure zu Phenylessigs{\"a}ure abgebaut, die ebenso wie Benzoes{\"a}ure extrazellul{\"a}r angereichert wird. 3. C. maltosa ist nicht zur weiteren Oxidation von Benzoes{\"a}ure und Phenylessigs{\"a}ure bef{\"a}higt und akkumuliert daher diese S{\"a}uren w{\"a}hrend des Phenylalkan-Abbaus als dead-end-Produkte. Trichosporon asahii 1. In Wachstumsexperimenten mit T. asahii konnte gezeigt werden, dass die Hefe n Alkane (n Dodecan, n Tetradecan, n Hexadecan) und Phenylalkane mit mindestens sieben Kohlenstoff-Atomen in der Alkylseitenkette assimilieren kann. 2. In Biotransformationsexperimenten mit ruhenden Zellen und Phenylheptan konnten anhand von HPLC-, GC-MS- und z. T. NMR-Analysen neun Produkte identifiziert werden: 7 Phenylheptans{\"a}ure, 7-(2 Hydroxyphenyl)-heptans{\"a}ure, 3 (2 Hydroxyphenyl) propions{\"a}ure, Benzoes{\"a}ure, 3,4 Dihydroxybenzoes{\"a}ure, Cumarin, 4 Hydroxycumarin, 4,6 Dihydroxycumarin und 4,8 Dihydroxy-cumarin. 3. Die Bildung der Metaboliten 2 Hydroxyphenylheptans{\"a}ure und 2 Hydroxyphenylpropions{\"a}ure sowie der Cumarine konnte erstmals durch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit f{\"u}r den mikrobiellen Abbau von Phenylalkanen beschrieben werden. Die hydroxylierten Cumarine 4 Hydroxy-, 4,6 Dihydroxy- und 4,8 Dihydroxycumarin wurden bis Versuchende kontinuierlich im Inkubationsmedium akkumuliert, w{\"a}hrend die {\"u}brigen sechs Produkte nur zwischenzeitlich durch die Hefe ausgeschieden wurden. Die Inkubation von T. asahii mit Phenyloctan f{\"u}hrte dagegen nur zum Nachweis der hydroxylierten Cumarine. In Biotransformationsexperimenten mit Phenylnonan, Phenyldecan und Phenyldodecan konnte als einziger Metabolit 4 Hydroxy-cumarin detektiert werden. Die f{\"u}r andere Hefen typischen Abbauprodukte wie Benzoes{\"a}ure und Phenylessigs{\"a}ure wurden durch diese Aromaten verwertende Hefe nicht akkumuliert. 4. Die Bildung von 4 Hydroxycumarin konnte auch in Biotransformationsexperimenten mit Phenylheptans{\"a}ure, 2 Hydroxyphenyl-propions{\"a}ure, trans 2 Hydroxyzimts{\"a}ure sowie Cumarin nachgewiesen werden. W{\"a}hrend die Transformation der zwei ortho-hydroxylierten S{\"a}uren in Ausbeuten von {\"u}ber 70 \% 4 Hydroxycumarin innerhalb von 24 h resultierte, wurden nur 9,4 \% der Phenylheptans{\"a}ure und ca. 13 \% des Cumarins in 4 Hydroxycumarin transformiert. 6. Im Hinblick auf die medizinische Bedeutung der Cumarine wurde die Bildung von Cumarinen aus den Pr{\"a}kursor-Stoffen 2,4 Dihydroxyphenylpropions{\"a}ure und 7 Hydroxycumarin durch T. asahii gepr{\"u}ft. Dabei konnte 4,7 Dihydroxycumarin w{\"a}hrend der Inkubation mit 2,4 Dihydroxyphenyl-propions{\"a}ure und 7 Hydroxycumarin nachgewiesen werden und zus{\"a}tzlich 6,7 Dihydroxycumarin mit 7 Hydroxycumarin als Substrat. Eine 20-fache Steigerung der 6,7 Dihydroxycumarin-Konzentration wurde mit Zellen einer Phenol-Kultur im Vergleich zu Zellen, die mit Hefeextrakt kultiviert wurden, erreicht, was auf die Beteiligung einer induzierbaren Phenolhydroxylase hindeutet. 7. Unter Verwendung des Cytochrom P450-Inhibitors 1 Aminobenzotriazol konnte eine Beteiligung von Cytochrom-P450-Enzymen an der ortho-Hydroxylierung des Benzenrings von Phenylalkanen bzw. alkylsubstituierten aromatischen S{\"a}uren ermittelt werden. Diese Reaktion ist neben der Einf{\"u}hrung einer Doppel-bindung in der Alkylseitenkette eine wesentliche Voraussetzung f{\"u}r die Bildung von Cumarinen. 8. W{\"a}hrend der Inkubation von T. asahii mit dem Phenylheptan-Derivat Heptanophenon wurden prim{\"a}r Metaboliten detektiert, die am C1-Atom der Alkylseitenkette eine Hydroxy-Gruppe aufweisen und/oder subterminal am C4-, C5- und C6-Atom oxidiert sind. Aufgrund der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnte f{\"u}r Hefen erstmals eine subterminale Oxidation von ges{\"a}ttigten Alkylketten nachgewiesen werden. Trichosporon mucoides 1. In den Untersuchungen mit T. mucoides konnte gezeigt werden, dass die Hefe nicht zur Assimilation von n Alkanen (n Dodecan, n Tetradecan, n Hexadecan) bef{\"a}higt ist. Die Kultivierung mit Phenylnonan und Phenyldecan f{\"u}hrte zwar nur zu einer geringen, dennoch signifikanten Zunahme der Biomasse. 2. Obwohl T. mucoides keine n Alkane verwerten kann, wurden in Biotransformationsexperimenten mit Phenylalkanen Metaboliten detektiert, die nicht nur aus terminalen und {\"s} Oxidationsreaktionen an der Alkylseitenkette hervorgegangen sind, sondern auch subterminalen und am Ring stattfindenden Reaktionen zugeschrieben werden konnten. Das Metabolitenspektrum, das in den Untersuchungen mit Phenylalkanen und aromatischen S{\"a}uren ermittelt wurde, glich im Allgemeinen dem von T. asahii. Filament{\"o}se Pilze 1. Mit Ausnahme von Penicillium chrysogenum zeigten alle St{\"a}mme der getesteten filament{\"o}sen Pilze die F{\"a}higkeit zum Wachstum mit Phenyldodecan. Eine besonders starke Zunahme der Biomasse war dabei mit Sporothrix nivea SBUG M 35 und Umbelopsis isabellina SBUG M 1145 zu verzeichnen. Phenylalkane mit k{\"u}rzeren Alkylseitenketten konnten von den meisten der untersuchten Pilze kaum bzw. nicht als Wachstumssubstrate genutzt werden. 2. In Biotransformationsexperimenten mit C. elegans, M. hiemalis und U. isabellina konnten 5 neuartige Metaboliten identifiziert werden: Zimtaldehyd, Zimtalkohol, Phenylpropanol und Benzylalkohol (deren Bildung wird auf reduktive Reaktionen der entsprechenden Carbons{\"a}uren zur{\"u}ckgef{\"u}hrt) sowie ein Glycinamid der Zimts{\"a}ure, das eine Art Konjugat darstellt. 4. W{\"a}hrend der Inkubation der filament{\"o}sen Pilze Sp. nivea SBUG-M 25 und SBUG M 242 sowie C. elegans und U. isabellina mit Phenylheptan wurde – analog zu Versuchen mit T. asahii - auch 4 Hydroxycumarin als Metabolit nachgewiesen.},
  language  = {de}
}