Dr. Anna Joëlle Ruff | RWTH Aachen | ABBt - Biotechnologie

Maßgeschneiderte Biokatalysatoren für eine nachhaltige Bioökonomie sind das Forschungsgebiet von Anna Joëlle Ruff. Mittels rationalem und evolutivem Protein-Design werden Enzyme entwickelt, die unter den Bedingungen in der chemischen und pharmazeutischen Industrie leistungsfähig sind. Ein Schwerpunkt sind Enzyme, die der Rückgewinnung von Wertstoffen aus landwirtschaftlichen Abfallströmen dienen.

Anna Joëlle Ruff studierte Biologie mit den Schwerpunkten Mikrobiologie und Biotechnologie an der RWTH Aachen University. 2009 untersuchte sie dort während ihrer Diplomarbeit am Institut für Mikrobiologie den Glutathionstoffwechsel der Spalthefe. Im Anschluss promovierte sie 2012 zum Dr. rer. nat. bei Prof. Schwaneberg am Lehrstuhl für Biotechnologie. In dieser Zeit beschäftigte sie sich in dem EU-geförderten Projekt Oxygreen mit dem Enzym-Engineering von Monooxygenasen. Diese Enzyme, die Sauerstoff in ihr Substrat einbauen, kommen in allen Organismen vor. Sie sind am Abbau vieler Substanzen sowie der Entgiftung beteiligt. In Pflanzen spielen sie außerdem eine Schlüsselrolle bei der Produktion bioaktiver Naturstoffe, weshalb sie von großem Interesse für die Biotechnologie sind. Im Projekt Oxygreen wurden Monooxygenasen für die Produktion von Vitamin-Vorstufen optimiert. Die erzielten Ergebnisse wurden in einem Patent zusammen mit der Firma DSM geschützt.

Nach ihrer Promotion wurde Anna Joëlle Ruff als Projektleiterin mit dem Aufbau einer Arbeitsgruppe zum Thema Monooxygenase-Evolution und Entwicklung von Methoden für die Vielfaltsgenerierung betraut. Ein Highlight war die dabei entwickelte Hochdurchsatz-Durchmusterungsplattform auf Basis von Durchflusszytometrie für bakterielle Monooxygenasen, die es ermöglicht, Millionen von Enzymvarianten pro Stunde zu durchmustern.

Seit 2014 ist Anna Joëlle Ruff am Lehrstuhl für Biotechnologie der RWTH Aachen Abteilungsleiterin für molekulare Bioökonomie. In ihrem 12-köpfigen Team arbeiten Doktoranden, Post-Docs und technische Angestellte. In der Abteilung werden Schlüsseltechnologien für die Gelenkte Evolution (promoter toolbox, cepPCR, OmniChange) entwickelt und eingesetzt, um maßgeschneiderte Enzyme für eine nachhaltige Bioökonomie herzustellen. Ein Highlight in der Monooxygenasen-Evolution ist die Entwicklung von Ganzzell-Katalysatoren mit verbesserter Diffusionsbarriere für die effiziente Oxygenierung von Aromaten und Terpenen. Dieses wurde im BioSC-Projekt TPOT durch die Coexpression von Monooxygenasen mit einem Membranprotein, das als Kanal fungierte, erreicht. Die Entwicklung der Biokatalysatoren wird in den EU-geförderten Projekten ROBOX und OXYTRAIN fortgeführt, deren Ziel die erweiterte industrielle Nutzung robuster oxidativer Biokatalysatoren für die Umsetzung und Produktion von Alkoholen ist.

Ein weiterer Schwerpunkt ihrer Forschung liegt in der Etablierung einer enzymatischen Phosphat-Rückgewinnungstechnologie, die Wege zu neuen zirkulären Wertschöpfungsketten öffnet. Dabei werden Phytasen eingesetzt, das sind Enzyme, die den in Pflanzen vorkommenden Phosphat-Speicherstoff Phytat abbauen und so freies Phosphat zugänglich machen. Der Einsatz von Phytasen ermöglicht eine effiziente Phosphatrückgewinnung aus verschiedenen biologischen Rohstoffquellen, u.a. aus den bei der Zuckerherstellung anfallenden Zuckerrübenschnitzeln oder den bei der Ölpressung entstehenden Rapspresskuchen. Der Rohstoff Phosphat kann sowohl direkt in Premium-Dünger verwertet werden als auch mittels Mikroorganismen in valorisierte Zusatzstoffe für die Lebens- und Futtermittelindustrie transformiert werden.

Anna Joëlle Ruff koordinierte diverse Projekte und war an deren Beantragung beteiligt. Sie war bereits zu verschiedenen Themenschwerpunkten in die BioSC Projekte P-ENG, PhytaPhos, BioExpresSPro, TPOT, BioSAF und MoRe-Plants involviert. Aktuell ist sie zudem im FocusLab CombiCom beteiligt.