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Nachhaltige Produktion RUB-Forscher produzieren Biokatalysatoren aus Cyanobakterien

Redakteur: Tobias Hüser

Forschern der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ist es gelungen, mehrere industriell nutzbare Biokatalysatoren mithilfe von fotosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen herzustellen. Mithilfe von Cyanobaktieren stellten sie Enzyme her, die Pharmastoffe produzieren können.

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Enzyme für die Industrie auf nachhaltige Weise herstellen – das machen Forscher der Ruhr Universität Bochum.
Enzyme für die Industrie auf nachhaltige Weise herstellen – das machen Forscher der Ruhr Universität Bochum.
(Bild: Takeda)

Bochum – Fotoautotrophe Organismen, die ihre Energie aus Licht gewinnen, könnten ein Schlüssel zu Erdöl-unabhängigen Substanzen sein. Sie könnten Enzyme herstellen, die z.B. in Waschmitteln Einsatz finden und bei der Herstellung von Nahrungsmitteln. Organismen wie Cyanobakterien benötigen für die Enzymsynthese lediglich Licht, Wasser, Nährsalze und CO2 als Ausgangsstoffe, aber keine komplexen Kohlenstoffe wie Zucker. Forscher der RUB arbeiten an der Entwicklung solcher „grünen Zellfabriken“.

Mithilfe von Cyanobakterien stellten die Bochumer Wissenschaftler Enzyme her, mit denen sie wiederum wertvolle Pharmastoffe produzieren konnten. Sie schleusten zu diesem Zweck 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 Jun.-Prof. Dr. Robert Kourist der Nachwuchsgruppe Mikrobielle Biotechnologie die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie zusammen. „Die Fotosynthese zu nutzen, um industrielle Enzyme aus Kohlendioxid und Wasser herzustellen, ist ein neuer und umweltfreundlicher Ansatz.“

Verfahren erzeugt reine Produkte

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; man spricht von Enantiomeren. Mit ihrem Verfahren gelang es den Bochumer Forschern, hauptsächlich die gewünschte Form zu erzeugen – eine Voraussetzung für eine pharmazeutische Anwendung.

Um die „grünen Zellfabriken“ in Zukunft erfolgreich anzuwenden, muss die Technologie allerdings noch effizienter werden. Das erfordert Cyanobakterien, die schneller wachsen und nicht mehr auf wertvolles Süßwasser angewiesen sind. „Mehrere cyanobakterielle Stämme haben dafür ein herausragendes Potenzial“, so Dr. Marc Nowaczyk vom Lehrstuhl Biochemie der Pflanzen. Das Bochumer Team arbeitet bereits an einer Optimierung der „Zellfabriken“; konkret wollen die Forscher den fotosynthetischen Elektronentransport verbessern.

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