Bioeconomy Science Center
Forschung und Kooperation für nachhaltige Bioökonomie
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Forschung und Kooperation für nachhaltige Bioökonomie

EnZIP | Enzymatische Zellwandmodifikation in Pflanzen zur verbesserten Biomassenutzung

Abstract

Biomasse verarbeitende Prozesse zur Herstellung von Basischemikalien und Energieträgern sind eine der vielversprechenden Alternativen zu herkömmlichen Verfahren, die auf fossilen Energieträgern und Ausgangsmaterialien wie Rohöl und Kohle basieren. Diese Biomassekonversion muss jedoch hinsichtlich ihrer ökonomischen und ökologischen Faktoren noch weiter optimiert werden.

Der Forschungsschwerpunkt am Institut für Molekulare Biotechnologie der RWTH Aachen University liegt in der Entwicklung von Pflanzenexpressionsvektoren und der Nutzung Pflanzen-basierter Produktionssysteme.

Pflanzen etablieren sich immer stärker in dem hart umkämpften Bereich der biotechnologischen Produktionssysteme für rekombinante Proteine. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Pflanzen zahlreiche Vorteile gegenüber den herkömmlichen auf Fermentation basierenden Technologien bieten. Dazu gehören u.a. die geringen Kosten für die großtechnische Produktion und die Fähigkeit pflanzlicher Zellen, eukaryotische post-translationale Modifikationen durchzuführen.

Das Ziel verschiedener Projekte im Rahmen der Biomasseumwandlung ist die nachhaltige, effiziente und duale Nutzung von Lignocellulose, um neben der Energie auch erneuerbare Rohstoffe für die Industrie bereitstellen zu können. Dabei werden etablierte Ansätze aus der Weißen Biotechnologie wie die Enzymproduktion mit neuen Erkenntnissen über den Aufbau der pflanzlichen Zellwand kombiniert. So wird ein innovativer Ansatz zur schnellen und kostengünstigen Umsetzung von Pflanzenbiomasse entwickelt. Dazu erfolgt die Behandlung der geernteten Biomasse durch die zuvor in der Pflanze selbst produzierten zellwandabbauenden Enzyme in Bioreaktorbehältern.
Der unterschiedlichen Komposition der pflanzlichen Biomasse aus Lignin, Hemicellulose und Cellulose soll hierbei besonders durch die Wahl der entsprechenden Enzymaktivitäten Rechnung getragen werden.
Im BioSC Projekt EnZiP sollen vor allem Kombinationen verschiedener enzymatischer Aktivitäten und ihre Auswirkung auf die Zellwände untersucht werden, so dass eine maßgeschneiderte Prozessierung des gewünschten Produkts ermöglicht wird.

Produktion fluoreszierender Proteine durch transiente Expression in Pflanzen
Produktion fluoreszierender Proteine durch transiente Expression in Pflanzen

Bezug zur Bioökonomie | Integration der BioSC Forschungsschwerpunkte
Die Zusammenarbeit von Projektpartnern mit herausragender Expertise in den Forschungsgebieten der Enzymtechnologie, Pflanzenbiotechnologie und der Systembiologie der Pflanzen ist in NRW und deutschlandweit einzigartig und stärkt den Forschungsstandort NRW und Deutschland für die nachhaltige Nutzung pflanzlicher Biomasse in Europa und weltweit.

Voraussichtliche Ergebnisse/ Produkte des Projektes

Ein besonderes Merkmal des EnZiP Projekts ist die Kombination von (bioinformatischer) Identifikation von bisher unbekannten zellwandabbauenden Enzymen mit paralleler Expression dieser neuartigen Enzyme in Pflanzen, um eine direkte Aussage über deren Funktion und potentielle industrielle Anwendung machen zu können. Wir gehen davon aus, dass die Ergebnisse dieser Arbeit mittel- und langfristig eine Grundlage für zahlreiche Kooperationen im Rahmen des BioSC bieten werden.

Beteiligte Core Groups

Koordinator

Dr. Ulrich Commandeur | Prof. Rainer Fischer, Institute für Biologie VII, Molekulare Biotechnologie, RWTH Aachen University

Ansprechpartner

Dr. Ulrich Commandeur
phone: +49-241-80-28131
e-mail: commandeur@molbiotech.rwth-aachen.de

Partner

Prof. Dr. Vlada B. Urlacher, Institut für Biochemie, Heinrich-Heine-Universität

Prof. Dr. Björn Usadel, Institut für Biologie I, RWTH Aachen University

Dr. Markus Günl, Forschungszentrum Jülich, IBG-2: Pflanzenwissenschaften


Projektlaufzeit

1.1.2014 - 31.12.2015

Fördervolumen

Das Gesamtbudget von EnZIP beträgt 504.000 €. EnZIP wird durch das Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen des NRW-Strategieprojekt BioSC gefördert.