Bioeconomy Science Center
Forschung und Kooperation für nachhaltige BioÖkonomie

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Interdisziplinäre Doktorandenprojekte

Doktoranden aus den FocusLabs hatten Ende 2018 die Möglichkeit, interdisziplinäre Kleinprojekte zu beantragen. Insgesamt vier Projekte wurden ausgewählt und sind Anfang 2019 gestartet.

ResPuTra - Elucidation of the response of Pseudomonas putida KT2440 on production of stressing metabolites by whole-transcriptome sequencing (RNA-Seq)

Partner:
Sonja Kubicki, Core Group Prof. Jaeger
Maximilian Schelden, Core Group Prof. Büchs
Jan Gebauer, Core Group Prof. Pietruszka
Robin Weihmann, Core Group Prof. Jaeger

Die heterologe Produktion verschiedener hochwertiger Sekundärmetaboliten in Pseudomonas putida ist ein Hauptziel der BioSC FocusLabs Bio² und CombiCom. Obwohl dieser Organismus bereits länger beispielsweise für die heterologe Rhamnolipid-Produktion verwendet wird, sind Schlüsselmechanismen wie die physiologische Reaktion auf membranschädigende Verbindungen noch völlig unbekannt. Im Rahmen des Projektes ResPuTra sollen solche Mechanismen mithilfe von RNA-Seq identifiziert werden. Auf Grundlage der Ergebnisse der Transkriptomanalyse kann der Produktionsstamm durch Deletion oder Überexpression der identifizierten genetischen Schlüsselfaktoren optimiert werden. Außerdem können identifizierte Rhamnolipid-induzierbare Promotoren eingesetzt werden, um Biosensoren zur online-Verfolgung der Rhamnolipid-Produktion zu entwickeln.

 

 

SynCom − Characterization and optimization of cell growth and heterologous gene expression within synthetic bacterial consortia

Partner:
Robin Weihmann, Core Group Prof. Jaeger
Fabienne Hilgers, Core Group Prof. Jaeger
Carl Brehl, Core Group Prof. Büchs

Die Co-Kultivierung von Mikroorganismen mit unterschiedlichen physiologischen Eigenschaften kann eine Vielzahl von Vorteilen für die industrielle Biotechnologie bieten. Innerhalb eines synthetischen mikrobiellen Konsortiums sind jedoch die Kontrolle des Zellwachstums sowie eine präzise Steuerung der Zielgenexpression unbedingt erforderlich. Daher soll im Rahmen des Projekts SynCom eine Co-Kultivierungs-Plattform für synthetische mikrobielle Konsortien etabliert werden. Während der Co-Kultivierung verschiedener Pseudomonas putida-Stämme werden dabei individuelle Zellteilungsraten sowie die jeweilige Zielgenexpression online gemessen. Zukünftig kann dieses System für die Produktion pharmakologisch relevanter Sekundärmetabolite eingesetzt werden. Ein prominentes Beispiel, dessen Produktion innerhalb des BioSC FocusLabs CombiCom bearbeitet wird, ist das Prodigiosin sowie dessen Derivate.

 

 

ProdAnchor -  Immobilization and purification of prodigiosin synthase PigC by anchor peptide fusion

Partner:
Stefanie Brands, Core Group Prof. Schwaneberg
Liudmyla Goncharenko, Core Group Prof. Schwaneberg

Prodiginine sind tiefrote bakterielle Sekundärmetaboliten und sind ein prominentes Beispiel für eine Klasse bioaktiver Naturstoffe. Die Prodigiosinsynthase PigC katalysiert den finalen Schritt des zweigeteilten Biosynthesewegs von Prodigiosin in Serratia marcescens. Als Schlüsselenzym in der Prodigiosin-Biosynthese ist seine Aktivität ein wichtiger Engpass für die effiziente Produktion von Prodigininen. Das membranassoziierte Enzym konnte bisher nicht mit hoher Reinheit, Ausbeute und gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Aktivität aufgereinigt werden. Das BioSC-Miniprojekt ProdAnchor hat daher zum Ziel, eine innovative Reinigungsmethode für das membranassoziierte Enzym PigC zu erarbeiten. Die Grundidee besteht dabei in der Immobilisierung von PigC auf Polypropylenoberflächen durch Ankerpeptide, die endständig an die PigC-Sequenz angehängt werden. In ProdAnchor werden somit Technologien der beiden FocusLabs CombiCom (Prodiginin-Produktion) und greenRelease (Ankerpeptid-Technologie) synergistisch zusammengeführt.

 

 

MELOBEE - Production of Mannosylerythritol lipids (MEL) from single cell oil obtained from sugarbeet pulp

Partner:
Maximilian Schelden, Core Group Prof. Büchs
Johannes Brockkötter, Core Group Prof. Jupke
Andreas Biselli, Core Group Prof. Jupke
Isabel Bator, Core Group Prof. Blank

Mannosylerythritol-Lipide (MEL) sind bekannt als Biotenside mit hervorragenden Eigenschaften. Sie können mit dem Beulenbrandpilz Pseudozyma aphidis effizient hergestellt werden, größere Mengen werden jedoch nur gebildet, wenn Öle als Substrat verwendet werden. Werden statt dessen Zucker verwendet, führt dies zu drastischen Einbußen in Produktivität und Ausbeute. Hier besteht der Konflikt, dass es sich bei Ölen um Nahrungsmittel handelt, die nicht als Grundstoff für Bioprozesse eingesetzt werden sollten. Um dies zu umgehen, wird im ersten Teil dieses Projekts mit der Ölhefe Cryptococcus curvatus mikrobielles Öl nachhaltig aus Zuckerrübenschnitzeln hergestellt. Das gebildete Öl wird anschließend mittels überkritischer CO2-Extraktion von den Zellen isoliert und dann im zweiten Teil des Projekts als Substrat für die Produktion von MEL mit P. aphidis eingesetzt. Das Projekt MELOBEE bezieht sich auf das FocusLab Bio².