Investigation of the impact of different scale-up dependent stimuli on metabolism and population heterogeneity in Corynebacterium glutamicum

Abstract

This thesis investigates the impact of elevated carbon dioxide levels on population heterogeneity in Corynebacterium glutamicum, a widely used industrial production host. Through a series of experiments involving cultivation at varying CO2 partial pressures, flow cytometry, and analysis of DNA content, the research reveals that increased CO2 exerts significant selection pressure, affecting growth rates and cell aggregation tendencies. Key findings indicate that higher growth rates speed up DNA replication levels, while elevated CO2 levels slow them down. The results contribute to understanding how CO2 influences population dynamics, providing insights for optimizing industrial bioprocesses and support Corynebacterium glutamicum as a robust production strain.

In dieser Arbeit werden die Auswirkungen erhöhter Kohlendioxidkonzentrationen auf die Populationsheterogenität von Corynebacterium glutamicum, einem weit verbreiteten industriellen Produktionsstamm, untersucht. Durch eine Reihe von Experimenten, welche die Kultivierung bei unterschiedlichen CO2-Partialdrücken, Durchflusszytometrie und die Analyse des DNA-Gehalts umfassen, zeigt die Forschung, dass erhöhtes CO2 einen erheblichen Selektionsdruck ausübt, der sich auf die Wachstumsraten und die Tendenz zur Zellaggregation auswirkt. Die wichtigsten Ergebnisse deuten darauf hin, dass höhere Wachstumsraten die DNA-Replikationsraten beschleunigen, während erhöhte CO2-Werte sie verlangsamen. Die Ergebnisse tragen zum Verständnis des Einflusses von CO2 auf die Populationsdynamik bei, liefern Erkenntnisse für die Optimierung industrieller Bioprozesse und unterstützen Corynebacterium als robusten Produktionsstamm.