Forschen • Ausbilden • Vernetzen
Für eine nachhaltige Bioökonomie

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Newsletter | Dezember 2021 | Download PDF

 

SEED FUND 3.0 - Neue Projekte:
Bioaktive Sustanzen, biobasiertes Kunststoffrecycling

Foto: Abdullah Sarhan (CC BY-SA 4.0)

ToxPot - Evaluation of the potential of utilizing potato-side streams for extraction of alkaloids

Projektkoordination:  Dr. Franziska Genzel, IBG-4 Bioinformatik, Forschungszentrum Jülich

Partner:
Dr. Thomas Classen, Prof. Dr. Jörg Pietruszka, Institut für Bioorganische Chemie, HHU Düsseldorf
Dr. Sylvia Schleker, Prof. Dr. Florian Grundler, INRES - Molekulare Phytomedizin, Universität Bonn
Dr. Franziska Genzel, Dr. Anika Wiese-Klinkenberg, Prof. Dr. Björn Usadel, IBG-4 Bioinformatik, Forschungszentrum Jülich

Die oberirdischen Teile von Kartoffelpflanzen bleiben im kommerziellen Anbau ungenutzt. Vor allem Kartoffelbeeren und –blüten enthalten so genannte Steroidalkaloide, die antikanzerogen und entzündungshemmend wirken, sowie eine Vielzahl weiterer Alkaloide, die wertvolle Ausgangsstoffe für die pharmazeutische Industrie und auch interessante Kandidaten für biobasierte Pflanzenschutzmittel sind. In Abhängigkeit von der Dosis wirken sie jedoch toxisch u.a. auf Tiere und Menschen.

Im Projekt ToxPot werden die Inhaltsstoffe aus den oberirdischen Teilen der Kartoffelpflanze analysiert und neue Verbindungen identifiziert. Dabei werden entwicklungs- und sortenspezifische Unterschiede untersucht. Es werden chemische und enzymatische Verfahren entwickelt, mit denen die Alkaloide in Derivate mit geringerer Toxizität und gleichbleibenden oder neuen bioaktiven Eigenschaften umgewandelt werden können. Die Derivate werden hinsichtlich ihrer Wirkung auf Schädlinge und Nicht-Zielorganismen im Zuckerrübenanbau getestet.

Laufzeit: 24 Monate

 

Foto: IMET/JP

Viola - Towards violaceines – a mutasynthesis platform for tryptophan-derived alkaloids

Projektkoordination:  Robin Weihmann, Institut für Molekulare Enzymtechnologie, HHU Düsseldorf und Prof. Dr. Jörg Pietruszka, Institut für Bioorganische Chemie, HHU Düsseldorf

Partner:
Robin Weihmann, Dr. Anita Loeschcke, Prof. Dr. Karl-Erich Jaeger, Institut für Molekulare Enzymtechnologie, HHI Düsseldorf
Prof. Dr. Marco Oldiges, Prof. Dr. Wolfgang Wiechert, IBG-1 Biotechnologie, Forschungszentrum Jülich
Prof. Dr. Jörg Pietruszka, Institut für Bioorganische Chemie, HHU Düsseldorf

Natürliche Sekundärmetabolite stellen eine reichhaltige Quelle bioaktiver Verbindungen für zahlreiche Anwendungen z. B. in der Pharmazie und der Landwirtschaft dar. Die gezielte Modifikation ihrer chemischen Strukturen ist ein leistungsfähiges Mittel, um maßgeschneiderte Verbindungen mit erhöhter oder selektiverer Bioaktivität zu erhalten. Das Konzept der Mutasynthese nutzt einen Mikroorganismus, der einen Teil eines rekombinanten Biosyntheseweges beherbergt und die Umwandlung von extern zugegebenen Vorläuferanaloga in neue, potentere Verbindungen katalysiert. Im BioSC FocusLab CombiCom hat sich das für die Derivatisierung von Tripyrrolen mit Pseudomonas putida bewährt.

Im Projekt Viola soll dieser Ansatz angewendet werden, um eine (bio)synthetische Plattform für Indol-Alkaloide zu etablieren, hier konkret am Beispiel des (Deoxy)Violaceins. Es werden ein P. putida-Chassis für die Umsetzung von Violacein-Vorläuferanaloga konstruiert, die Analoga durch chemische Synthese gewonnen und geeignete Protokolle für deren effektive Umwandlung durch P. putida zu Violacein-Derivaten etabliert.

Laufzeit: 12 Monate

 

Foto: Joachim Kohler-HB (CC BY-SA 4.0)

SSWEEP - Solvent swelling to enhance enzymatic and microbial plastics upcycling

Projektkoordination:  Prof. Dr. Nick Wierckx, IBG-1 Biotechnologie, Forschungszentrum Jülich

Partner:
Prof. Dr. Ulrich Schwaneberg, ABBt - Biotechnologie, RWTH Aachen
Prof. Dr. Andreas Jupke, AVT - Fluidverfahrenstechnik, RWTH Aachen
Prof. Dr. Nick Wierckx, IBG-1 Biotechnologie, Forschungszentrum Jülich

Bio-Upcycling von Kunststoffabfällen ist ein sich schnell entwickelndes Forschungsgebiet mit hohem Anwendungspotenzial für eine zirkuläre Bioökonomie. Insbesondere die Entwicklung von Enzymen, die PET hydrolysieren, wird bereits kommerziell betrieben. Die Forschung konzentriert sich jedoch auf ihre in vitro-Anwendung und es gibt ein enormes ungenutztes Potenzial und eine Wissenslücke hinsichtlich der zugrundeliegenden Mikrobiologie. Das liegt vor allem daran, dass eine effiziente PET-Hydrolyse nur bei einer Temperatur von ca. 70°C stattfindet, wenn das Polymer weich wird.

Im Projekt SSWEEP soll durch den Einsatz von weichmachenden Lösungsmitteln eine PET-Hydrolyse bei 30-40°C ermöglicht und so das Feld der PET-Hydrolyse für Bioprozessanwendungen erschlossen werden.Der Einsatz von Lösungsmitteln ermöglicht außerdem zukünftig das Upcycling eines derzeit nicht recycelbaren Materials, nämlich PET/PE-Verbundfolien. Im Verlauf des Projekts sollen biokompatible Lösungsmittel identifiziert und eine lösungsmitteltolerante PETase und ein lösungsmitteltoleranter Produktionsorganismus entwickelt werden.

Laufzeit: 24 Monate

 

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