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Sie sind kleine Helfer mit großer Wirkung: Mikroorganismen produzieren Lebensmittel, Medikamente, Chemikalien und vieles mehr. Die Industrie nutzt sie wie Minifabriken, um Produkte zu entwickeln, zu verbessern oder Verfahren effizienter zu machen. Mit einem besonders robusten Kleinstlebewesen, dem Saci – genauer Sulfolobus acidocaldarius –, befasst sich ein neues biotechnologisches Forschungsprojekt. Es soll helfen, Abfallprodukte wie CO2 oder Glycerin weiterzuverwerten. „HotAcidFACToRY“ wird von der Universität Duisburg-Essen (UDE) geleitet und erhält 2,2 Mio. Euro Fördermittel vom Bundesforschungsministerium.*
Zu den Mikroorganismen, die in der Industrie häufig eingesetzt werden, gehören Hefe und die Bakterien Escherichia coli und Bacillus subtilis. Man überträgt oder verändert ihre Eigenschaften, so dass sie Substrate in hochwertige Produkte umwandeln oder Enzyme produzieren. Das hat allerdings Grenzen: Bei höheren Temperaturen oder niedrigem, also saurem, pH-Wert sterben Pilze und Bakterien ab.
Eine Alternative könnten Archaeen sein. „Viele dieser einzelligen Organismen können sich an extreme Lebensräume anpassen. Sie haben einen einzigartigen Stoffwechsel und robuste Enzyme”, beschreibt Professorin Bettina Siebers. „Dennoch wird ihr großes biotechnologisches Potenzial bislang kaum genutzt. Das möchten wir mit unserem Projekt ändern.“
Siebers ist Expertin für Molekulare Enzymtechnologie und Biochemie; sie leitet das Vorhaben HotAcidFACTORY – unterstützt von ihren UDE-Kollegen Markus Kaiser (Biologische Chemie) und Oliver Schmitz (Angewandte Analytische Chemie). Zudem sind Wissenschaftler der Universitäten Freiburg, Bielefeld und der TU Wien dabei.
Industrieabfälle verwerten
Als Biofabrik möchte das Team Sulfolobus acidocaldarius, kurz: Saci, etablieren. Auch dieser Organismus gehört zu den Archaeen. Sein optimales Wachstum entfaltet er bei 75 bis 80 °C und einem pH-Wert von 2 bis 3, ähnlich dem von Zitronensaft. Von ihm geht keine Gefahr aus, denn er ist kein Krankheitserreger. Saci kommt beispielsweise in sauren heißen Quellen auf den Azoren oder Island vor.
Im Labor wollen die Wissenschaftler ihn so designen, dass er Industrieabfälle verwerten und daraus neue Stoffe wie Biosäuren oder Bioalkohole herstellen kann. „Wir wollen Saci dahingehend modifizieren, dass er CO2 fixieren kann. Das heißt, er baut das Treibhausgas, das bei vielen Industrieprozessen verursacht wird, in seinen Stoffwechsel ein“, erklärt Siebers. „Alternativ kann man ihn auf und von Glycerin leben lassen. Diese pflanzenbasierte Substanz fällt bei der Produktion von Biokraftstoffen an und ist interessant für viele Anwendungen.“
* HotAcidFACTORY (Sulfolobus acidocaldarius als neuartige thermoacidophile Biofabrik) läuft über drei Jahre. Es wird über das BMBF-Programm „Mikrobielle Biofabriken für die industrielle Bioökonomie – Neuartige Plattformorganismen für innovative Produkte und nachhaltige Bioprozesse“ gefördert. Von den 2,2 Mio. Euro gehen 1,4 Mio Euro an die UDE.
Hinweis für die Redaktion:
Eine Fotomontage (Foto: UDE/Siebers) stellen wir Ihnen unter folgendem Link zur Verfügung:
https://www.uni-due.de/de/presse/pi_fotos.php
Die Montage zeigt den Champagne Pool (Waiotapu Geothermalgebiet, Neuseeland) und – im runden Bild – eine Ansammlung von Saci-Zellen, wie sie dort vorkommen.
Prof. Dr. Bettina Siebers, Molekulare Enzymtechnologie und Biochemie, Tel. 0201/18 3-7061, bettina.siebers@uni-due.de
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars
Biology, Chemistry
transregional, national
Research projects
German
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