Next Generation Bioproduction

Das Hauptziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer modularen Plattform aus Ganzzell-Biokatalysatoren, die es ermöglicht, eine Gruppe von etwa 20 strukturell sehr ähnlichen Zielmolekülen aus einfachen, erneuerbaren kleinen Molekülen (C1–C3-Verbindungen und Ammonium) zusammenzustellen.

Zu diesem Zweck müssen bestehende Katalysatorbibliotheken bewertet und ihre Aktivitäten auf diese Substrate getestet werden. Ein entscheidender Faktor für dieses Ziel ist die Entwicklung zuverlässiger analytischer Methoden, was aufgrund der geringen UV-Absorption, der relativ hohen Flüchtigkeit, der hohen Wasseraffinität (Löslichkeit) sowie der geringen Stabilität bzw. hohen Reaktivität der beteiligten Substrate und Zwischenprodukte (insbesondere in Wasser) eine Herausforderung darstellt.

Es ist wahrscheinlich, dass die vorhandene Katalysatorbibliothek, die Carboligasen, Alkoholdehydrogenasen, Carbonsäurereduktasen, Transaminasen und Amindehydrogenasen umfasst, nicht ausreichen wird, um alle gewünschten Umwandlungen abzudecken. Daher ist es notwendig, das bestehende Werkzeugportfolio zu erweitern – entweder durch die Nutzung bekannter Enzyme aus der Literatur in neuen Anwendungen oder durch die rationale Auswahl neuer Enzyme aus öffentlichen Datenbanken.

In ausgewählten Fällen wird Protein-Engineering eingesetzt, um gleichzeitig Aktivität, Betriebsstabilität und Expressionsniveaus zu erhöhen. Letztlich muss die Kaskade einzelner biokatalytischer Reaktionen mit hoher Raum-Zeit-Ausbeute ablaufen und die Effizienz der Regeneration von Cofaktoren und Cosubstraten hoch sein, damit die wirtschaftliche Machbarkeit gegeben ist.