BASF: Bakterien als Chemiefabrik

02.03.2001

Als weltweit erstes Unternehmen hat die BASF die Erbinformation des Bakteriums Corynebacterium glutamicum entschlüsselt und umfassend Patentschutz beantragt. Das Unternehmen kooperierte dazu mit dem Biotechnologie-Unternehmen Integrated Genomics, Inc., Chicago. Beide Partner haben außerdem den gesamten Stoffwechsel des Bakteriums aufgeklärt. Corynebacterium glutamicum ist als Forschungsobjekt von hohem wirtschaftlichen Interesse, da es in der chemischen Industrie unter anderem zur biotechnologischen Produktion der Aminosäure Lysin eingesetzt wird. Die Substanz wird als Proteinquelle in der Tierernährung verwendet. Die BASF will die neuen Erkenntnisse über Erbinformationen und Stoffwechselwege des Bakteriums nutzen, um ihre biotechnologische Lysinproduktion noch effizienter zu machen.

Lysin gehört zu den essentiellen Aminosäuren in der Tierernährung. Biotechnologisch hergestelltes Lysin wird dem Kraftfutter als Proteinquelle zugesetzt und ist eine Alternative zu Sojabohnen oder Tiermehl. Im Jahr 2000 wurden weltweit über 450 000 Tonnen Lysin mit einem Wert von rund 660 Millionen Euro verkauft. Der Unternehmensbereich Feinchemie stellt Lysin am Standort Kunsan in Korea her und ist einer der drei größten Produzenten weltweit.

Bei Corynebacterium glutamicum umfasst das Genom, also die Gesamtheit aller Erbinformationen, mehr als drei Millionen Basenpaare. Aus diesen "Buchstaben" gelang es der BASF und Integrated Genomics, sinnvolle "Wörter", nämlich einzelne Gene, herauszuarbeiten. Auf diese Weise wurde das gesamte Genom entschlüsselt. "Manche Gene waren schon bekannt, einige bereits von Wettbewerbern patentiert", erläutert Dr. Markus Pompejus, Projektleiter Lysin-Forschung bei der BASF. "Wir haben jedoch rund 1500 bislang unbekannte Gene gefunden, ihre Funktion aufgeklärt und zum Patent angemeldet."

Ausgehend von diesen Informationen untersuchten BASF und Integrated Genomics den Stoffwechsel von Corynebacterium glutamicum. In der biotechnologischen Produktion wird der Mikroorganismus mit Zucker "gefüttert", dann lässt man ihn bei angenehmen Temperaturen und guter Sauerstoffzufuhr "brüten" und kann schließlich das produzierte Lysin ernten. Der gesamte Stoffwechselweg, auf dem das Bakterium den Zucker Schritt für Schritt zur Aminosäure umbaut, ist der BASF jetzt bekannt. Die Forscher kennen auch die Enzyme - das sind organische Verbindungen, die von den Bakterien gebildet werden und die jeweils einen bestimmten Reaktionsschritt steuern. Die Partner fanden außerdem heraus, auf welchen Genen sich die Informationen zur Herstellung dieser Enzyme befinden. "Hier können wir ansetzen, um unseren Produktionsstamm zu optimieren", erläutert Pompejus. "Wir wissen jetzt, an welchen Schrauben wir drehen können, um zum Beispiel die Ausnutzung von Einsatzstoffen zu verbessern." Erste Veränderungen haben die Forscher schon vorgenommen, die Resultate werden gerade begutachtet. Pompejus: "Wir werden das Verfahren noch in diesem Jahr deutlich verbessern."

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