Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biokunststoff-Produktion auf Umwegen

31.10.2008
Braunschweiger Helmholtz-Forscher berechnen, wie man mehr aus Bakterien herausholt

Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben einen wichtigen Fortschritt zum besseren Verständnis von Stoffwechselwegen in Bakterien und deren Nutzung erzielt.

Mithilfe von Computermodellen berechnete die von Vitor Martins dos Santos geführte Arbeitsgruppe "System- und Synthetische Biologie" die genetischen Veränderungen, die notwendig sind, um die Produktion von Biokunststoffen in dem Bakterium Pseudomonas putida zu erhöhen.

Experimente im Labor bestätigten anschließend die Ergebnisse. Damit könnte in Zukunft die Erzeugung von natürlichen Kunstoffen gezielt gesteigert werden. Das renommierte Wissenschaftsmagazin "PLoS Computational Biology" veröffentlichte heute die Ergebnisse.

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.

Titel der Originalpublikation:
Puchalka J, Oberhardt MA, Godinho M, Bielecka A, Regenhardt D, et al. (2008) Genome-Scale Reconstruction and Analysis of the Pseudomonas putida KT2440 Metabolic Network Facilitates Applications in Biotechnology. PLoS Comput Biol 4(10): e1000210. doi:10.1371/journal.pcbi.1000210

Hannes Schlender | idw
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise