SEED FUND 2.0: Neue Projekte

Im Rahmen von Phase 2 des NRW-Strategieprojekts BioSC gab es 2018 zwei SEED FUND Calls. Der OPEN Call war themenoffen, der LINK Call war zu Themen ausgeschrieben, die sich auf die FocusLabs beziehen. Insgesamt fünf Projekte wurden ausgewählt und sind Ende 2018 gestartet.

Pflanzliche Biomasse besteht zu ca. einem Drittel aus Lignozellulose. Deren Verwendung für die Produktion von Chemikalien ist limitiert, da der Aufschluss in die Zuckerbestandteile oft unter sehr harschen Bedingungen erfolgt. Deshalb wurden Maismutanten mit optimierter Lignozellulosezusammensetzung entwickelt. Jedoch können Änderungen in der Zellwandstruktur die Anfälligkeit gegenüber Schädlingen erhöhen, da die Zellwand die erste physische Barriere gegen Pathogene darstellt. Im Projekt iBiomass werden Infektionsexperimente mit Brandpilzen an optimierten Maislinien durchgeführt. Die Maislinien werden nach Anfälligkeit klassifiziert (Infection), die Änderungen in der Zellwandzusammensetzung analysiert (Analysis), und der Aufschluss der infizierten Biomasse im OrganoCat Prozess getestet (Valorization). Mit diesem Ansatz soll die Nutzbarkeit neuer Biomassepflanzen unter steigendem Pathogendruck übergreifend bewertet werden.

Laufzeit: 12 Monate

Alkane und Alkene gehören zu den wichtigsten Klassen von Kohlenwasserstoffen für die Herstellung von Biokraftstoffen und Kunststoffen der nächsten Generation. Kürzlich wurden in den Algen Chlorella variabilis und Chlamydomonas reinhardtii eine neue Klasse Alkan/Alken-synthetisierender Photoenzyme entdeckt (fatty acid photodecarboxylases; FAPs). Wichtige biotechnologisch relevante Eigenschaften der FAPs wie z.B. Substratspektrum, Stabilität, Aktivität und Immobilisierungspotenzial wurden bisher jedoch nicht charakterisiert. Außerdem ist ihre phylogenetische Verteilung und damit das Vorhandensein alternativer FAPs mit potenziell überlegenen Eigenschaften größtenteils unerforscht. Im Projekt HySyn werden die beiden derzeit bekannten FAPs aus C. variabilis und C. reinhardtii sowie durch gene mining und Sequenzierung verwandter Mikroalgen neu identifizierte FAP-Enzyme auf ihre biotechnologisch relevanten Eigenschaften untersucht.

Laufzeit: 12 Monate

Phosphor ist ein Hauptbestandteil von Dünger. Um eine autarke Lebensmittel-Produktion in Europa zu gewährleisten und um den Abbau der natürlichen Reserven zu verlangsamen, sind Konzepte für die Rückgewinnung von Phosphor z.B. aus landwirtschaftlichen Restströmen oder Abwässern unabdingbar. Für die entsprechende Prozessentwicklung wird QuantiP eine neue P-Quantifizierungs-Plattform entwickeln, die durch die Kombination von 31P-NMR-Spektroskopie und Raman-Spektroskopie eine bislang unerreichte Sensitivität bieten wird. Die Quantifizierung von P in verschiedenen (Speicher-)Molekülen wird sowohl in Algen- und Hefe-Zellen als auch in enzymatisch behandeltem Pflanzenmaterial implementiert. Ziel ist die Charakterisierung der P-Aufnahme in Algen und der Akkumulierung von Polyphosphat in Algen und Hefe sowie die Bestimmung des P-Gesamtgehalts in Pflanzenmaterial nach Phytat-Hydrolyse (z.B. Rapspresskuchen).

Laufzeit: 12 Monate

Dieses Projekt umfasst den vollen Lebenszyklus von neuartigen Biokunststoffen, indem es ausgehend von biotechnologisch produzierten Plattformchemikalien deren Aufreinigung durch neuartige moderne elektrochemisch induzierte Trenntechnologie startet. Die Nutzung maßgeschneiderter, robuster Metallkatalysatoren ermöglicht es, die Polymerisation zu vermitteln und diese Polymere weiter mit makromolekularen Methoden zu veredeln. Die finalen Biopolymere werden auf ihre Bioabbaubarkeit getestet und somit wird der Rohstoffkreislauf geschlossen. Das FocusLab HyImPAct stellt biotechnologisch die Plattformchemikalien Bernsteinsäure, 1,4-Butandiol, Ketoglutarat und Protocatechinsäure her. Ein Einsatzgebiet der erhaltenen biofunktionalisierten Biokunststoffe ist der Wirkstofftransport im FocusLab greenRelease.

Laufzeit: 24 Monate

Für die Etablierung ökonomischer mikrobiologischer Produktionsprozesse auf der Basis von Biomasse ist es unbedingt erforderlich, dass neben Glucose auch Xylose aus Lignozellulose als alternative C-Quelle genutzt wird. Für die Entwicklung entsprechender mikrobieller Stämme soll im Projekt XyloSens eine neue Analytik erschlossen werden.

Genetisch codierte FRET-basierte Biosensoren gehören zu den wichtigsten Technologien zur Bestimmung der Konzentration verschiedener Metabolite in lebenden Zellen. Die Projektpartner haben kürzlich die Werkzeuge entwickelt, um diese Sensoren auch für die extrazelluläre Analytik einzusetzen. Im Projekt XyloSens soll eine Toolbox von FRET-basierten Xylose-Sensoren entwickelt werden, die den Nachweis von Xylose als alternativer C-Quelle online in Kleinkultivierungssystemen ermöglichen.

Laufzeit: 24 Monate