Mikroorganismen produzieren Industriechemikalien: Junior research group Nick Wierckx

Erdöl langfristig durch Biomasse zu ersetzen ist ein Hauptziel der Bioökonomieforschung. Dr. Nick Wierckx entwickelt mittels metabolic engineering Mikroorganismen, die etablierte und neue Industriechemikalien aus Glucose und anderen Monomeren produzieren. Dafür nutzt er die Möglichkeiten der Systembiologie und der synthetischen Biologie. Seit 2013 ist er Emmy-Noether-Stipendiat und Nachwuchsgruppenleiter am Institut für Angewandte Mikrobiologie (iAMB) der RWTH.

Pseudomonas putida und Ustilago maydis – diese beiden Mikroorganismen stehen im Mittelpunkt der Arbeiten von Nick Wierckx und seiner Gruppe. Mit Pseudomonas putida arbeitet er bereits seit 2003, als er mit seiner Doktorarbeit an der niederländischen Forschungseinrichtung TNO begann. Er übertrug er dem lösungsmitteltoleranten Stamm S12 ein zusätzliches Gen, das es den Bakterien ermöglicht, Glucose zu Phenol umzusetzen. Mit Hilfe von Mutagenese, Transkriptom- und Proteom-Analysen konnte er die Phenolausbeute optimieren und die beteiligten metabolischen Netzwerke charakterisieren.

Nach zwei Jahren als Postdoc am TNO und zwei Jahren bei einer privaten Auftragsforschungsfirma kam er 2011 an das Institut für Angewandte Mikrobiologie (iAMB) der RWTH Aachen an den Lehrstuhl von Prof. Lars Blank. Hier hat er das Thema seiner Doktorarbeit wieder aufgegriffen und ausgebaut, mit den inzwischen deutlich gewachsenen Möglichkeiten der Systembiologie und der synthetischen Biologie. Er ist an dem fast abgeschlossenen ERA-IB Projekt „Pseudomonas 2.0“ beteiligt, das zum Ziel hatte, einen neuen Pseudomonas-Stamm für die industrielle Biokatalyse zu entwickeln. Ende 2013 wurde ihm ein Emmy-Noether-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft bewilligt für das Projekt „STARTUP – Sustainable Aromatics using Pseudomonas“. Inzwischen geht es nicht mehr nur um Phenol, sondern auch um verschiedene andere Aromaten, die für die Industrie relevant sind. Für eine ganz andere Anwendung setzt er Pseudomonas in einem neuen EU-Projekt ein, das am 1.4.2015 gestartet ist: „P4SB - From Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas Putida“.

An der RWTH begann Nick Wierckx außerdem mit dem Pilz Ustilago maydis zu arbeiten, der in den letzten Jahren immer mehr Bedeutung als möglicher Produzent von biotechnologisch interessanten Molekülen oder Plattformchemikalien gewonnen hat. Im Rahmen des DFG-Exzellenzclusters Tailor-Made Fuels From Biomass (TMFB) setzt seine Gruppe Ustilago für die Produktion von Itaconsäure ein, im Rahmen des Projektes DeICE+, das vom BMBF und der BRAIN AG finanziert wird, für die Verwertung von industriellen Reststoffen wie Glycerin. Auch in den beiden BioSC-SeedFund-Projekten, an denen seine Gruppe beteiligt ist, wird mit Ustilago gearbeitet. Bei UstiLyse geht es um Abbau und Verwertung von Lignocellulose, bei ROXENSE um die effizientere Produktion von Itaconsäure durch Veränderung des intrazellulären Redoxgleichgewichts.

Die Arbeitsgruppe von Nick Wierckx umfasst inzwischen neun Doktoranden und zwei Postdocs. Im April 2015 wurde er mit dem PhD Supervision Award des BioSC ausgezeichnet.