Research • Educate • Connect
Towards a sustainable bioeconomy

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Towards a sustainable bioeconomy

Dr. Thomas Classen | HHU Düsseldorf | Bioorganische Chemie

Das Potential unbekannter pflanzlicher Enzyme erschließen

Bei der Verwertung von pflanzlicher Biomasse zu beispielsweise erneuerbaren Rohstoffe bleibt Lignin bisher vor allem als Abfallprodukt über. Die Nachwuchsgruppe von Dr. Thomas Classen beschäftigt sich mit der Nutzung des aus dem Polymer Lignin synthetisierten Monomers Lignol, aus dem gezielt wertvolle Sekundärmetabolite hergestellt werden können. Diese spezifische Reaktion wird u.a. von den bisher wenig erforschten dirigierenden Proteinen vermittelt, denen ein großes Potential zugesprochen wird.

 

Der Biochemiker Dr. Thomas Classen promovierte 2013 „Über Enzyme als facettenreiche Katalysatoren in der Organischen Chemie“ am Lehrstuhl von Prof. Pietruszka an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Begeistert von der Enzymologie baut er sich seit 2014 seine eigene Nachwuchsgruppe am Institut für Bio- und Geowissenschaften I (IBG-1) am FZ Jülich zum Thema „Sekundärmetabolismus-Enzymologie“ auf. Spezialisiert hat er sich auf die Identifizierung pflanzlicher Enzyme des Sekundärstoffwechsels und analysiert deren Aktivitäten. Vielversprechende Enzyme sollen anschließend in unterschiedlichen Expressionssystemen produziert und somit biotechnologisch nutzbar gemacht werden. Neben den praktischen Aspekten dieser Forschung interessiert sich seine Gruppe aber auch für die mechanistische Wirkweise der Enzyme. Zur Aufklärung nutzt er beispielsweise Untersuchungen zu Struktur-Wirkungsbeziehungen, die in Kooperation mit den Strukturbiologen durchgeführt werden. Dieser Ansatz gibt ihm die Möglichkeit, die grüne mit der weißen Biotechnologie zu verbinden und das noch lange nicht ausgeschöpfte Potential pflanzlicher Enzyme zu nutzen. Besonders interessant ist für seine Gruppe hierbei die Klasse der dirigierenden Proteine. Sie vermitteln die selektive Kupplung der Lignol-Monomere zu Lignan-Dimeren, bei dem es sich um vielversprechende Sekundärmetabolite handelt, die in der Pflanze beispielsweise als Abwehrstoffe eingesetzt werden und auch in der Humanmedizin Applikationen finden könnten. Im Rahmen des von Thomas Classen koordinierten SEED Fund Projekts „Dirigent Proteins in Bioeconomy“, wurden neue Kandidatengene für dirigierende Proteine in A. thaliana und Forsythia x intermedia identifiziert und erfolgreich in Bakterien exprimiert. Außerdem konnte ein Screening Assay etabliert werden. Derzeit wird in der AG Classen die Expression dirigenter Proteine in Mikroorganismen etabliert.

Im Mai 2017 ist das FocusLab „CombiCom“ gestartet, welches das Ziel verfolgt, mithilfe der Synthetischen Biologie neue, wertvolle Naturstoffe nachhaltig zu produzieren. Als einer von neun Projektpartnern beschäftigt sich Thomas Classen in dem dreijährigen Forschungsprojekt mit der Steigerung der Diversität der Biomoleküle durch bio- und semisynthetische Ansätze. Zudem erforscht Thomas Classen im Rahmen des Förderprogramms „Bioökonomie International“ vom BMBF zusammen mit weiteren Partnern aus Deutschland und Russland die bioökonomische Produktion von Lignanen in Bakterien.

Die Erkenntnisse aus den verschiedenen Projekten sollen es längerfristig ermöglichen, dirigierende Proteine „nach dem Baukastenprinzip“ zu gestalten und somit bedarfsorientiert herzustellen. Aufgrund ihrer Selektivität können dirigierende Proteine Reaktionen gezielt vermitteln, wodurch die Ausbeute gesteigert und die Abfallprodukte minimiert werden können. Somit kann durch diese neuen Tools für die synthetische Chemie ein Beitrag zur effizienten Ressourcennutzung geleistet werden. Unterstützung bei diesem Vorhaben hat Thomas Classen dabei von drei Doktoranden sowie Bachelor-/Masteranden.

Kontakt

Dr. Thomas Classen

Bioorganische Chemie (BOC)
HHU Düsseldorf/FZ Jülich
52428 Jülich
Tel: +49 (0)2461 - 61-2208
E-mail: T.Classen@fz-juelich.de
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