Medizin & Krankenhaus

Forschung & Entwicklung

Bochum,  05. August 2015


Forscher entwickeln aus Bakterien industriell nutzbare Biokatalysatoren

Forschern der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ist es gelungen, industriell nutzbare Biokatalysatoren mithilfe von fotosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen herzustellen. "Ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu nachhaltigen chemischen Prozessen", sagen Dr. Marc Nowaczyk vom Lehrstuhl Biochemie der Pflanzen und Junior-Prof. Dr. Robert Kourist, Nachwuchsgruppe Mikrobielle Biotechnologie.


Machbarkeitsstudie gelungen: Cyanobakterien kompatibel mit Enzymproduktio
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Mithilfe von Cyanobakterien stellten die Bochumer Wissenschaftler Enzyme her, mit denen sie wiederum wertvolle Pharmastoffe produzieren konnten. Zu diesem Zweck schleusten sie Gene für die Enzymproduktion in die Mikroorganismen ein. "Besonders wichtig war die Beobachtung, dass die Zellbestandteile der Cyanobakterien mit der katalytischen Aktivität kompatibel sind," fasst Robert Kourist die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie zusammen. "Die Fotosynthese zu nutzen, um industrielle Enzyme aus Kohlendioxid und Wasser herzustellen, ist ein neuer und umweltfreundlicher Ansatz."

Auf dem Weg zur Entwicklung "grüner Zellfabriken"

Hintergrund der Machbarkeitstudie war die Suche nach neuen Wegen zur Produktion bestimmter Substanzen, die unabhängig von Erdöl sind. Die Bochumer Forscher wollten Lösungen finden, Enzyme für die Industrie auf nachhaltige Weise herzustellen. Ihre These: Fotoautotrophe Organismen, die ihre Energie aus Licht gewinnen, könnten ein Schlüssel zum Erfolg sein. Der Grund: Sie könnten Enzyme für die chemische und biotechnologische Industrie herstellen, die zum Beispiel in Waschmitteln Einsatz finden oder bei der Herstellung von Nahrungsmitteln. Denn Organismen wie Cyanobakterien benötigen für die Enzymsynthese lediglich Licht, Wasser, Nährsalze und CO2 als Ausgangsstoffe, aber keine komplexen Kohlenstoffe wie Zucker.


Neues Verfahren erzeugt reine Produkte

Verfahrenstechnisch stellten die Forscher folgende Überlegungen an: In vielen katalytischen Prozessen entsteht nicht nur das gewünschte Produkt, sondern auch eine Reihe von Nebenprodukten, die mühsam herausgefiltert werden müssen. Besonders häufig bringen die chemischen Reaktionen zwei Substanzen hervor, deren chemische Strukturen sich wie Bild und Spiegelbild verhalten - sogenannte Enantiomeren. Mit ihrem eigen entwickelten Verfahren gelang es den Bochumer Wissenschaftlern nun, die hauptsächlich gewünschte Form zu erzeugen - und damit eine Voraussetzung für eine pharmazeutische Anwendung zu schaffen. Die Ergebnisse veröffentlichten sie in der Zeitschrift "Microbial Cell Factories".


Technologie braucht höhere Produktivität

Um die "grünen Zellfabriken" in Zukunft erfolgreich anzuwenden, muss die Technologie verfeinert werden. Das erfordere Cyanobakterien, die schneller wachsen und nicht mehr auf wertvolles Süßwasser angewiesen sind, so Marc Nowaczyk. "Mehrere cyanobakterielle Stämme haben dafür ein herausragendes Potenzial."  Das Bochumer Team arbeitet bereits an einer Optimierung der "Zellfabriken"; konkret wollen die Forscher den fotosynthetischen Elektronentransport verbessern.