Bioeconomy Science Center
Forschung und Kooperation für nachhaltige Bioökonomie
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Dreizehn BioSC-Projekte erfolgreich in 2016 abgeschlossen

Acht SEED FUND-Projekte und fünf BOOST FUND-Projekte wurden 2016 erfolgreich abgeschlossen. In den Projekten ging es vor allem um die Konversion von Biomasse und die Produktion von Plattformchemikalien und hochwertigen Substanzen.

Ein Schwerpunkt bei den abgeschlossenen Projekten war die Erschließung von Biomasse für die Konversion zu hochwertigen Produkten. Das BOOST FUND-Projekt OrCaCel optimierte die Vorbehandlung und Fraktionierung pflanzlicher Biomasse. Verschiedene mehrjährige Pflanzen wurden unter verschiedenen Bedingungen angebaut und ihre Zellwandzusammensetzung sowie die Produktströme aus der Fraktionierung mit dem OrganoCat-Prozess wurden charakterisiert.

Um ökonomisch rentable industrielle Konversionsprozesse zu etablieren, werden erhebliche Mengen pflanzlicher biomasseabbauender Enzyme benötigt. Viele können aber nicht in großen Mengen und zu darstellbaren Preisen produziert werden. Diese Herausforderung wurde in zwei BOOST FUND-Projekten bearbeitet. BioBreak optimierte erfolgreich zwei wichtige bakterielle Sekretionssysteme in den Produktionsstämmen Escherichia coli und Bacillus subtilisBioExpresSPro identifizierte mit Hilfe von Datenbankanalysen neue natürlich vorkommende biomasse-abbauende Enzyme und entwickelte eine neue, auf synthetischer Biologie basierende Strategie, die Hochdurchsatz-Klonierung, high level-Expression und Sekretion von Enzymen bei verschiedenen mikrobiellen Chassis-Organismen.

Eine alternative Erschließung von Biomasse geht über die Gewinnung von Synthesegas und daran anschließend von Methanol z.B. aus Holzresten oder Klärschlamm. In dem SEED FUND-Projekt MetEvo wurde das Konzept der metabolischen Evolution erfolgreich angewendet, um die Methanolassimilation eines methanolverwertenden Corynebacterium glutamicum-Stamms deutlich zu steigern.

Ein weiterer Schwerpunkt der 2016 abgeschlossenen Projekte war die Produktion von Plattformchemikalien und hochwertigen Substanzen. Die ökonomische Rentabilität von neuen Synthesewegen wird häufig durch niedrige biokatalytische Effizienz eingeschränkt. Deshalb wurde im SEED FUND-Projekt ROXENSE ein generalisierbares Konzept zur Optimierung biokatalytischer Produktausbeuten etabliert, das das metabolische Redoxgleichgewicht in Zellen verschiebt. Im SEED FUND-Projekt MoniCon wurde an der Entwicklung von definierten mikrobiellen Mischkulturen gearbeitet, die aufgereinigte Enzymcocktails ersetzen sollen. Im BOOST FUND-Projekt GLUFACT wurde der häufig genutzte Produktionswirt Gluconobacter oxydans genetisch charakterisiert und ein Stamm mit erhöhter Biomasseausbeute entwickelt. Darüberhinaus wurden neue, industriell relevante Dehydrogenasen identifiziert und neue Fermentationsstrategien entwickelt. Im SEED FUND-Projekt UstiOpt wurde ein unkonventioneller Sekretionsweg in Ustilago optimiert, der die eukaryotische Produktion von nicht-glykolysierten Proteinen, z.B. Antikörperfragmenten, ermöglicht.

Einige Projekte adressierten die Synthese von pflanzlichen und mikrobiellen Naturstoffen. Im BOOST FUND-Projekt MoRe-Plants ging es um die heterologe Expression von Multienzymkaskaden in Mikroorganismen zur Produktion spezifischer Alkaloide, die in der Krebstherapie eingesetzt werden. Das SEED FUND-Projekt DiPro zielte auf die in vitro-Synthese von Lignanen ab, die sehr attraktiv für die pharmazeutische Anwendung sind. Um die Synthese spezifisch und effizient zu machen, wurden dirigierende Proteine, welche die regio- und stereospezifische Kontrolle bestimmter Reaktionsschritte ermöglichen, identifiziert und exprimiert. Zwei SEED FUND-Projekte arbeiteten zu Biotensiden, für aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums, ihrer biologischen Abbaubarkeit und ihrer geringen Toxizität weltweit immer stärker nachgefragt werden. Im Projekt NovoSurf wurden neue Biotensiden in Bodenbakterien identifiziert und ihre Eignung für die Bekämpfung von Nematoden untersucht. Im Projekt VariSurf wurde die biotechnologische Produktion von Biotensiden optimiert.

Die Transformation von einer konventionellen zu einer bio-basierten Wirtschaft kann Veränderungen etwa in den globalen Biomasse-Handelsströmen verursachen. Im SEED FUND-Projekt Econ-BioSC wurden neue quantitative Methoden entwickelt, um potenzielle Effekte solcher Veränderungen auf sensitive Ökosysteme, z.B. tropische Regenwälder, zu analysieren.