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Found 237 results.

Die Rolle von Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau

Das Projekt "Die Rolle von Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Institut für Virologie.Die Verunreinigung unserer Wasserressourcen mit organischen Schadstoffen, wie etwa Öl-bürtigen Kohlenwasserstoffen, ist ein ernstzunehmendes Problem und hat vielerorts bereits zu einer chronischen Belastung des Grundwassers geführt. Der biologische Abbau ist der einzige natürliche Prozess, der im Untergrund zu einer Schadstoffreduktion führt. Als Steuergrößen gelten hier die Anwesenheit von Abbauern (Mikroorganismen) und die Verfügbarkeit von Elektronenakzeptoren und Nährstoffen. In den letzten Jahren wurde zudem die Bedeutung dynamischer Umweltbedingungen (z.B. Hydrologie) als wichtige Einflussgröße erkannt. Ein wichtiger Aspekt wurde jedoch bisher nicht in Betracht gezogen, nämlich die Rolle der Viren bzw. Phagen. Viren sind zahlenmäßig häufiger als Mikroorganismen und ebenso ubiquitär vorhanden. Mittels verschiedener Mechanismen können sie einen enormen Einfluss auf die mikrobiellen Gemeinschaften ausüben. Einerseits verursachen sie Mortalität bei ihren Wirten. Andererseits können sie über horizontalen Gentransfer den Wirtsstoffwechsel sowohl zu dessen Vorteil als auch Nachteil modifizieren. In den vergangenen Jahren konnten verschiedene mikrobielle Phänomene der Aktivität von Viren zugeschrieben werden. Die klassische Ansicht, dass Viren ausschließlich Parasiten sind, ist nicht mehr zutreffend. Als Speicher und Überträger von genetischer Information ihrer Wirte nehmen sie direkten Einfluss auf biogeochemische Stoffkreisläufe sowie auf die Entstehung neuer Schadstoffabbauwege. Biogeochemische Prozesse in mikrobiell gesteuerten Ökosystemen wie dem Grundwasser und die dynamische Entstehung und Anpassung an neue Nischen als Folge von Veränderungen der Umweltbedingungen kann nur verstanden werden, wenn der Genpool in lytischen und lysogenen Viren entsprechend mit berücksichtigt wird. Das Projekt ViralDegrade stellt Paradigmen in Frage und möchte eine völlig neue Perspektive hinsichtlich der Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau eröffnen, welche zur Zeit noch als Black Box behandelt werden. ViralDegrade postuliert, dass Viren (i) durch horizontalen Gentransfer und den Einsatz von metabolischen Genen den Wirtsstoffwechsel modulieren (Arbeitshypothese 1) und (ii) für den temporären Zusammenbruch von dominanten Abbauerpopulationen und, damit verbunden, für den Wechsel zwischen funktionell redundanten Schlüsselorganismen verantwortlich sind (Arbeitshypothese 2). Sorgfältig geplante Labor- und Felduntersuchungen und vor allem der kombinierte Einsatz von (i) neu entwickelten kultivierungsunabhängigen Methoden, wie etwa dem Viral-Tagging, und (ii) ausgewählten schadstoffabbauenden aeroben und anaeroben Bakterienstämmen, garantieren neue Erkenntnisse zur Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau sowie ähnlichen mikrobiell gesteuerten Prozessen. Ein generisches Verständnis der Vireneinflüsse wird zudem zukünftig neue Optionen für die biologische Sanierung eröffnen.

Untersuchungen zum Gentransfer bei der Freisetzung transgener Pflanzen

Das Projekt "Untersuchungen zum Gentransfer bei der Freisetzung transgener Pflanzen" wird/wurde gefördert durch: Landesamt für Umweltschutz und Gewerbeaufsicht Rheinland-Pfalz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Mainz, Institut für Molekulargenetik, gentechnologische Sicherheitsforschung und Beratung.Bei Freisetzung transgener Pflanzen (Mais, Raps, Zuckerrueben) wird die Problematik des Gentransfers bearbeitet. Im Vordergrund stehen dabei Untersuchungen zum Pollentransfer und zur Stabilitaet von DNA in Boeden.

Mikrobielle Granula und Biofilm-Aggregate als Medien zur Übertragung spezieller metabolischer Eigenschaften in heterogene Mischkulturen

Das Projekt "Mikrobielle Granula und Biofilm-Aggregate als Medien zur Übertragung spezieller metabolischer Eigenschaften in heterogene Mischkulturen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl und Laboratorien für Wassergüte- und Abfallwirtschaft.Bakterien mit speziellen strukturbildenden oder metabolischen Fähigkeiten (z.B. Flockenbildner, Nitrifikanten, CKW-Abbauer) werden in Bioaggregaten (Granula, Biofilme) angereichert und dann in Reaktoren zur biologischen Abwasserreinigung eingemischt. Durch Übertragung der neuen Fähigkeiten in die autochtone Lebensgemeinschaft (Bioaugmentation) soll die Einarbeitung des biologischen Systems und dessen Anpassung an geänderte Prozessbedingungn beschleunigt werden. Bedeutungsvoll ist ein solcher steuernder Eingriff dann, wenn die benötigten Bakterienarten sich nur sehr langsam vermehren (z.B. Nitrifikanten; Bio-P Bakterien), beim Anfahren einer Belebungs- oder Biofilmanlage, bei Regeneration der Anlage nach einem Unfall, wenn Abwässer mit ungewöhnlicher Zusammensetzung zu reinigen sind (z.B. spezielle Prozessabwässer aus der Industrie) oder Abwässer mit stark wechselnder Fracht und Zusammensetzung (z.B. Abwasser aus Firmen mit Kampagnenbetrieb, Abwasser aus touristischen Objekten). Es wird zunächst darum gehen, spezielle Anreicherungskulturen in Granula-Form heranzuzüchten. Nach Zudosieren der Granula in eine Modell-Belebungsanlage soll beobachtet werden, wie sich die Granula im System verhalten, ob sich die mit den Granula importierten Arten in der Mischkultur verbreiten, bzw. ob es durch Gentransfer zu einer Verbreitung der speziellen Fähigkeiten kommt.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Bakterielle Umwandlungen von Dimethylsulfoniumpropionat im Weddellmeer

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Bakterielle Umwandlungen von Dimethylsulfoniumpropionat im Weddellmeer" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Dimethylsulfid (DMS) ist ein klimarelevantes Spurengas marinen Ursprungs, das in der Atmosphäre als Vorstufe von Kondensationskernen bei der Wolkenbildung dient. Das Südpolarmeer wurde als Region mit erheblicher DMS Freisetzung aus dem Ozean in die Atmosphäre erkannt. Schwerpunkte der DMS Produktion wurden in der Nähe des Antarktischen Kontinentes und in der Zone der saisonalen Eisschmelze ermittelt. Modellsimulationen haben gezeigt, dass Störungen der DMS Flüsse vom Ozean in die Atmsophäre die Wolkenbedeckung beeinflussen und so zu Veränderungen im Strahlungshaushalt der Atmosphäre führen können. Das Prozessverständnis für marine DMS Emissionen und ihre Vorhersage sind somit entscheidend für Szenarien zukünftiger Klimabedingungen. DMS wird im Oberflächenozean durch den bakteriellen Abbau von Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP) freigesetzt, das wiederum durch Phytoplankton produziert wird. Der bakterielle DMSP-Abbau folgt zwei konkurrierenden enzymatischen Stoffwechselwegen: dem Demethylierungsweg und dem Spaltungsweg. Da nur der Spaltungsweg zur Produktion von DMS führt, ist ein verbessertes Verständnis von Umweltfaktoren und genetischen Voraussetzungen, die die Balance zwischen den beiden Stoffwechselwegen kontrollieren, von großer Bedeutung um die Regulation der biologischen DMS Flüsse vom Ozean in die Atmosphäre abzuschätzen. Während die globalen Auswirkungen des DMSP Umsatzes im Ozean schon vor mehr als 30 Jahren erkannte wurden, ist es durch neue Methoden der Molekularbiologie und der „Omics“ Techniken erst kürzlich möglich geworden relevante Gene des bakteriellen DMSP Stoffwechsels zu identifizieren und Einsicht in ihre phylogenetische Verteilung zu gewinnen. Bisherige Erkenntnise zum bakteriellen Umsatz von DMSP in marine Systemen basieren weitgehend auf Studien aus mittleren und niederen Breiten, während die polaren Ozeane kaum untersucht wurden. Die Analyse der Bakteriengemeinschaften im Weddellmeer mittels Amplicon Sequenzierung des 16S rRNA Gens hat hohe Abundanzen potentiell DMS produzierender Bakteriengruppen wie der Roseobacter Gruppe und SAR11 gezeigt.Im vorgeschlagenen Projekt möchten wir modernen Methode der Moleklularbiologie in Kombination mit bioinformatischen Werkzeugen anwenden um im Weddellmeer(1) die Umweltkontrolle des bakteriellen DMSP Abbaus zu analysieren(2) die Diversität und Taxonomie DMSP abbauender Bakterien zu untersuchen(3) das genetische Inventar für DMSP Transformationen zu analysieren und(4) Stoffwechsel und ökologische Strategien von Schlüsselarten zu charakterisieren.Hierzu werden Seewasserproben analysiert, die am Östlichen Weddellmeer Eisschelf, am Filchner-Ronne Eisschelf und im Weddellwirbel genommen wurden. Die zu erwartenden Ergebnisse werden das mechanistische Verständnis des bakteriellen DMSP Abbaus im Weddellmeer verbessern und zu verlässlichen Prognosen von marinen DMS Emissionen im Südpolarmeer unter zukünftigen Klimaszenarien beitragen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Erforschung einer Quelle multiresistenter Bakterien -- Antibiotikaresistenz im Boden und seine Verknüpfung mit unterschiedlichen Landnutzungstypen und -intensitäten

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Erforschung einer Quelle multiresistenter Bakterien -- Antibiotikaresistenz im Boden und seine Verknüpfung mit unterschiedlichen Landnutzungstypen und -intensitäten" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Göttingen, Institut für Mikrobiologie und Genetik, Abteilung Angewandte Mikrobiologie.Humanpathogene Bakterien, die Resistenzen gegen mehrere Antibiotikaklassen aufweisen, stellen ein Risiko für die öffentliche Gesundheit dar und werden als eine der größten globalen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts betrachtet. Einige der Resistenzgene dieser Bakterien wurden im Boden, der ein großes Reservoir von Antibiotikaresistenzen darstellt, aufgespürt und könnten z.B. über das Grundwasser oder Wildtiere verbreitet werden. In diesem Projekt soll die Dynamik des Antibiotikaresistenzpools im Boden entlang eines breiten Spektrums von Landnutzungstypen und -intensitäten innerhalb der drei Biodiversitäts-Exploratorien untersucht werden. Um eine robuste Abschätzung von Landnutzungseffekten auf die Abundanz von Antibiotikaresistenzgenen zu erlangen, wird Boden-DNA von allen Grünland-EP Und Wald-VIP Plots mittels quantitativer Echtzeit-PCR analysiert. Landnutzungsinduzierte Veränderungen von Gemeinschaftsprofilen antibiotikaresistenter Bodenbakterien werden innerhalb eines Mikrokosmenexperimentes aufgedeckt. Dieses Experiment schließt die Quantifizierung und Erfassung der zeitlichen Dynamik bakterieller Gemeinschaften ein. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Erfassung landnutzungsbedingter Variationen des Vorkommens von Plasmiden, da diese mobilen genetischen Elemente eine wesentliche Quelle für Antibiotikaresistenzgene sind und zu deren Verbreitung beitragen. Diesbezüglich wird die Abundanz von IncP-1 Plasmiden, die mehrere Antibiotikaresistenzen kodieren können und Gentransfer zwischen entfernt verwandten Bakterien erlauben, bestimmt. Die Gesamtdiversität Antibiotikaresistenz-vermittelnder zirkulärer Plasmide wird unter Verwendung einer long-read-Sequenzierungstechnologie abgeschätzt. Außerdem wird eine funktions-basierte Durchmusterung von zuvor konstruierten Bodenmetagenombanken vorgenommen. Dadurch werden Unterschiede der Vielfalt von Antibiotikaresistenzgenen und -mechanismen zwischen analysierten Landnutzungsintensitäten enthüllt. Kenntnisse über Antibiotikaresistenz in Böden, die unterschiedlichen Landnutzungstypen und -intensitäten ausgesetzt sind, werden dringend benötigt, um Konsequenzen anthropogener Aktivitäten bzgl. der Ausbreitung von multiresistenten Bakterien vorhersagen zu können. In diesem Projekt werden Auswirkungen von Landnutzung auf das Antibiotikaresistenz-Reservoir und -Transferpotential des Bodens untersucht. Zudem werden Korrelationen zwischen der Antibiotikaresistenz im Boden und abiotischen (z.B. Konzentrationen von Schwermetallen) sowie biotischen Faktoren (z.B. Abundanz pilzlicher Taxa) aufgedeckt.

BiodivERsA - ACORN, Saatgutidentifizierung für anpassungsfähige Eichenwälder im Klimawandel (ACORN)

Das Projekt "BiodivERsA - ACORN, Saatgutidentifizierung für anpassungsfähige Eichenwälder im Klimawandel (ACORN)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg.Das aktuelle Tempo des Klimawandels wirft die Frage auf, ob sich die heimischen Waldbaumarten an die änderten Umweltbedingungen anpassen können. Transfer von forstlichem Vermehrungsgut aus ariden Standorten könnte die Anpassungsfähigkeit der Wälder an trockenere und wärmere Bedingungen erhöhen. Als Ursprungspopulationen für solches Vermehrungsgut könnten Waldbestände (i) aus niedrigeren geografischen Breiten oder (ii) aus ariden Standorten innerhalb einer Region dienen. Die aktuellen Herkunftsempfehlungen sind trotz dieser Problematik immer noch stark auf regionalen Saatgutquellen fokussiert. In diesem Vorhaben wird die Verwendung von genetischen und genomischen Ansätzen geplant, um Populationen zu identifizieren, die ein hohes Anpassungspotential an einen klimabedingt erhöhten Trockenstress aufweisen. Es werden zwei Untersuchungsgebiete festgelegt: (i) Mitteleuropa (Deutschland, der Schweiz und Österreich) und (ii) Ostmittelmeer (Griechenland, Türkei). Als Untersuchungsarten wurden die Eichenarten Stiel- (Quercus robur), Trauben- (Q. petraea) und Flaumeiche (Q. pubescens) ausgewählt, die zu den heimischen Waldbaumarten beider Regionen zählen. Es stellen sich die Fragen: (1) ob Gene oder Genombereiche spezifische oder gemeinsame Signaturen der Anpassung an Trockenheit regional (zwischen unterschiedlich wasserversorgten Standorten innerhalb einer Region)und interregional (klimatisch bedingt zwischen Regionen) aufzeigen, (2) ob Zusammenhänge bestehen zwischen dem Genotyp und phänotypischen Merkmalen, die an eine Trockenanpassung beteiligt sind, (3) ob Transfer von forstlichem Vermehrungsgut auf regionaler oder interregionaler Ebene die Anpassungsfähigkeit zukünftiger Wälder erhöhen wird und (4) welche Transferstrategie optimal ist, um die Vorteile zu erhöhen und die Risiken zu minimieren. Um diesen Fragen nachzugehen werden mittels einer Umweltassoziationsanalyse Signaturen der lokalen Anpassung an Trockenheit ermittelt. Diese Analyse untersucht Zusammenhänge zwischen Variation am Standort und an Genen, die für Trockenstresstoleranz kodieren. Des Weiteren wird mittels einer genomweiten Assoziationsstudie auf Zusammenhänge zwischen phänotypischen Merkmalen und Genen im Hinblick auf Trockenanpassung hin geprüft. Basierend auf diesen Ergebnissen soll ein Konzept erarbeitet werden, um die aktuellen Herkunftsempfehlungen an die Anforderungen des Klimawandels anzupassen. Dieses Konzept stellt den Hauptbeitrag des deutschen Partners (FVA) im Verbundprojekt dar. Zudem stellt die Teilnahme der FVA als Stelle, die für die Formulierung von Herkunftsempfehlungen zuständig ist, sicher, dass praktische und rechtliche Aspekte von Anfang an berücksichtigt werden. Ein weiteres Netz an Interessensgruppen in allen fünf teilnehmenden Ländern wird im Projekt von Anfang an eingebunden und wird auch über die Projektergebnisse im Rahmen eines Workshops am Ende des Projekts informiert.

Genomische Signaturen von neutralen und adaptiven microevolutionären Prozessen in Fragilariopsis kerguelensis, einer der wichtigsten Komponenten der biologischen Silikat-Pumpe im Südozean

Das Projekt "Genomische Signaturen von neutralen und adaptiven microevolutionären Prozessen in Fragilariopsis kerguelensis, einer der wichtigsten Komponenten der biologischen Silikat-Pumpe im Südozean" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Duisburg-Essen, Institut für Geographie, Abteilung Angewandte Klimatologie und Landschaftsökologie.Die ursprüngliche Zielsetzung dieses Projektes war, die Hypothese zu testen, dass die meridionalen Umweltgradienten des Südozeans zur Entstehung von populationsgenomischen Gradienten und zu lokalen Anpassungen innerhalb einer Phytoplanktonart, der Diatomee Fragilariopsis kerguelensis, geführt haben. Wir haben dafür eine Kombination von genomischen und phenotypischen Ansätzen ausgewählt. Die Ergebnisse der ersten Hälfte der Projektlaufzeit haben gezeigt, dass die Zielart des Projektes ein Komplex aus mindestens drei unterschiedlichen Arten ist. Das bedeutet auf der einen Seite eine unerwartete Schwierigkeit, um unsere ursprüngliche Frage zu beantworten; auf der anderen Seite, eröffnet diese Feststellung auch neue Möglichkeiten, da wir Anpassungsprozesse sowohl in der Begleitung von Artenbildung als auch im Vorhandensein von Genaustausch, d.h., auf der ursprünglich geplanten intraspezifischen Ebene, untersuchen können. Die Verlängerung wird uns ermöglichen, beide Fragen bearbeiten zu können, und vor allem den ursprünglichen Fokus auf die Intraspezifischen Prozesse wiederherzustellen.

Teilprojekt B^Teilprojekt D^Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe: Chiramet: Biotechnologische Synthese chiraler Substanzen aus dem Biomasse-Konversionsprodukt Methanol^Teilprojekt C, Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt B^Teilprojekt D^Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe: Chiramet: Biotechnologische Synthese chiraler Substanzen aus dem Biomasse-Konversionsprodukt Methanol^Teilprojekt C, Teilprojekt A" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts.Das Ziel des geplanten Projekts besteht in der Entwicklung von Methanol-basierten biotechnologischen Produktionsprozessen für viele verschiedene chirale Substanzen, z.B. Enantiomere von 2-Methylsuccinat, 2-Hydroxy-3-Methylsuccinat, 2-Hydroxymethylbutanoat, 2-Hydroxy-2-Methylsuccinat und 3-Hydroxybutyrat. Primär werden Metabolic Engineering-Methoden eingesetzt, um den Kohlenstoff-Fluss in einem Primärstoffwechsel-Zyklus des methylotrophen Organismus M. extorquens hin zu den Produkten zu leiten. Verschiedene Enzymaktivitäten (Thioesterase, Lyase, CoA-Transferase und Oxidoreduktase) mit bestimmten Spezifitäten werden identifiziert, z.B. durch Sequenzvergleiche und anschließende biochemische Charakterisierung. Alternativ werden rationales Protein-Engineering sowie Screening-Ansätze verwendet, um die nötigen Katalysatoren zu erhalten. Je nach Produkt müssen eines oder mehrere der entsprechenden Gene in M. extorquens eingebracht werden. Außerdem muss die Expression einiger endogener Gene in induzierbarer oder reprimierbarer Weise kontrolliert und zudem die Aktivitäten verschiedener Enzyme aufeinander abgestimmt werden. Ein metabolisches Netzwerkmodell wird entwickelt, mithilfe dessen Angriffspunkte für Kohlenstoff-Fluss-Veränderungen identifiziert werden. Ferner werden damit ausgeglichene metabolische Netzwerke, die die Syntheseodule enthalten, modelliert und optimiert. Die rationalen Stammentwicklungs-Ansätze, die das Ausschalten von Produktimport-Proteinen einschließt, werden durch Screenings oder Selektions-Verfahren zur weiteren Optimierung der Produktionsstämme ergänzt. Um zu effizienten Produktionsverfahren zu kommen, werden sowohl der Fermentationsprozess als auch die Aufarbeitungs- und evtl. Derivatisierungs-Prozeduren im Labormaßstab aufgebaut und optimiert. Zur Demonstration des Potential und der Wettbewerbsfähigkeit dieses realistischen Bioökonomie-Beispiels wird die Marktsituation der Produkte untersucht und deren Verwendung für Synthesen getestet.

Teilprojekt D^Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe: Chiramet: Biotechnologische Synthese chiraler Substanzen aus dem Biomasse-Konversionsprodukt Methanol, Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt D^Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe: Chiramet: Biotechnologische Synthese chiraler Substanzen aus dem Biomasse-Konversionsprodukt Methanol, Teilprojekt C" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Fachbereich 13 Biologie, Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie.

Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe: Chiramet: Biotechnologische Synthese chiraler Substanzen aus dem Biomasse-Konversionsprodukt Methanol, Teilprojekt D

Das Projekt "Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe: Chiramet: Biotechnologische Synthese chiraler Substanzen aus dem Biomasse-Konversionsprodukt Methanol, Teilprojekt D" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Insilico Biotechnology AG.Das Ziel des Projekts besteht in der Entwicklung von Methanol-basierten biotechnologischen Produktionsprozessen für viele verschiedene chirale Substanzen, z.B. Enantiomere von 2-Methylsuccinat, 2-Hydroxy-3-Methylsuccinat, 2-Hydroxymethylbutanoat, 2-Hydroxy-2-Methylsuccinat und 3-Hydroxybutyrat. Primär werden Metabolic Engineering-Methoden eingesetzt, um den Kohlenstoff-Fluss in einem Primärstoffwechsel-Zyklus des methylotrophen Organismus Methylobacterium extorquens hin zu den Produkten zu leiten. Verschiedene Enzymaktivitäten (Thioesterase, Lyase, CoA-Transferase und Oxidoreduktase) mit bestimmten Spezifitäten werden identifiziert, z.B. durch Sequenzvergleiche und anschließende biochemische Charakterisierung. Alternativ werden rationales Protein-Engineering sowie Screening-Ansätze verwendet, um die nötigen Katalysatoren zu erhalten. Je nach Produkt müssen eines oder mehrere der entsprechenden Gene in M. extorquens eingebracht werden. Außerdem muss die Expression einiger endogener Gene in induzierbarer oder reprimierbarer Weise kontrolliert und zudem die Aktivitäten verschiedener Enzyme aufeinander abgestimmt werden. Ein metabolisches Netzwerkmodell wird entwickelt, mithilfe dessen Angriffspunkte für Kohlenstoff-Fluss-Veränderungen identifiziert werden. Ferner werden damit ausgeglichene metabolische Netzwerke, die die Synthesemodule enthalten, modelliert und optimiert. Die rationalen Stammentwicklungs-Ansätze, die das Ausschalten von Produktimport-Proteinen einschließt, werden durch Screenings oder Selektions-Verfahren zur weiteren Optimierung der Produktionsstämme ergänzt. Um zu effizienten Produktionsverfahren zu kommen, werden sowohl der Fermentationsprozess als auch die Aufarbeitungs- und evtl. Derivatisierungs-Prozeduren im Labormaßstab aufgebaut und optimiert. Zur Demonstration des Potential und der Wettbewerbsfähigkeit dieses realistischen Bioökonomie-Beispiels wird die Marktsituation der Produkte untersucht und deren Verwendung für Synthesen getestet.

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