Biokunststoff-Produktion auf Umwegen
Braunschweiger Helmholtz-Forscher berechnen, wie man mehr aus Bakterien herausholt
Experimente im Labor bestätigten anschließend die Ergebnisse. Damit könnte in Zukunft die Erzeugung von natürlichen Kunstoffen gezielt gesteigert werden.
Pseudomonaden sind Bakterien, die überall in unserer Umgebung vorkommen. Ihr wandelbarer und flexibler Stoffwechsel ermöglicht es ihnen, in unterschiedlichen Lebensräumen im Wasser, im Boden, an Pflanzen und in Tieren zu leben. Unter den Pseudomonaden gibt es Vertreter, die sich in der Biotechnologie einsetzen lassen. Dazu gehört Pseudomonas putida: Er produziert Chemikalien, pharmazeutische Produkte, baut Abfall- und Giftstoffe ab. Außerdem spielt er eine wichtige Rolle bei der Herstellung hochwertiger Substanzen für die Industrie.
Die Forscher um Martins dos Santos suchten jetzt in einer Zusammenarbeit mit einer Arbeitsgruppe der amerikanischen Virginia University nach Möglichkeiten, die Produktion von Naturstoffen in P. putida zu erhöhen. Sie wählten dazu die chemische Verbindung Polyhydroxybuttersäure (PHB): Sie gehört zu den wichtigen Biokunststoffen, die in Zukunft eine große Rolle in der Medizin und Industrie spielen könnten. Aus ihnen entstehen Nahtmaterialien, Schrauben, Kleber oder Implantate, die sich nach der Operation auflösen oder biologisch abbaubare, ökologische Verpackungen. Um die Ausbeute von PHB in P. putida zu erhöhen, entwickelten die Forscher ein mathematisches Modell.
Aber der Weg zu so einem Modell ist langwierig. "Wenn man das Genom eines Organismus sequenziert, weiß man häufig nicht, was die einzelnen Gene bedeuten und wie ihr Zusammenspiel funktioniert", sagt Martins dos Santos. Basierend auf Computermodellen und dem Wissen aus Datenbanken bauten die Forscher ein Netzwerk der einzelnen Gene und Stoffwechselprozesse in P. putida auf. "Das Ganze ähnelt einer Landkarte mit Städten und Autobahnen", sagt Jacek Puchalka, Mitarbeiter in Martins dos Santos' Arbeitsgruppe. "Auf manchen Straßen ist viel Verkehr, andere dagegen sind ganz ruhig. Manche Straßen sind gesperrt und dann gibt es Umleitungen. Genauso verhalten sich die Stoffwechselwege in P. putida."
Die Forscher nutzten die Fähigkeit von Bakterien, ihre Stoffwechselwege umleiten zu können, wenn durch Mutationen ein Weg gestört ist. Das Computermodell zeigte, welche Wege in P. putida verändert sein müssen, um die Ausbeute von PHB zu erhöhen. Für die Industrie ist dies wichtig: Zurzeit ist die Produktion von PHB noch sehr aufwändig und gegen die ölbasierten Kunstoffen wirtschaftlich nicht vertretbar. "In Zukunft wird es möglich sein, Biokunststoffe in großen Mengen günstig herzustellen. Und wenn wir unseren Teil dazu beigetragen haben, dann freut uns das besonders", sagt Puchalka.
Originalveröffentlichung: Puchalka J, Oberhardt MA, Godinho M, Bielecka A, Regenhardt D, et al.; "Genome-Scale Reconstruction and Analysis of the Pseudomonas putida KT2440 Metabolic Network Facilitates Applications in Biotechnology"; PLoS Comput Biol 2008, 4(10): e1000210
Meistgelesene News
Themen
Organisationen
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Diese Produkte könnten Sie interessieren
Systec H-Series von Systec
Sichere, reproduzierbare und validierbare Sterilisation von Flüssigkeiten, Festkörpern und Abfällen
Kompakte Autoklaven mit 65-1580 Liter Nutzraum, flexibel erweiterbar für verschiedene Applikationen
Whatman™ folded filter papers von Cytiva
Whatman-Faltfilterpapiere
Praktische gefaltete Formate beschleunigen Ihre Probenvorbereitung
Gilson MyPIPETMAN Select and MyPIPETMAN Enterprise Pipettes von Gilson
Deine Gilson-Pipette mit deinem Namen mit deiner Lieblingsfarbe!
Personalisieren Sie Ihre Pipette für Ihre Anforderungen
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.