Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Effizientere Rohstoffnutzung mit Hilfe von „molekularen Fließbändern“

05.09.2017

Wertvolle Produkte wie Treib- und Kunststoffe oder Pharmazeutika aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen, ist bisher nicht effizient genug, weil die verwendeten Mikroorganismen den Rohstoff nur langsam verwerten und neben gewünschten Substanzen auch noch viele Nebenprodukte herstellen. Biotechnologen der Goethe-Universität ist es jetzt gelungen, die Zuckerverwertung in Bäckerhefe zu optimieren.

Mikroorganismen wie die Bäckerhefe kann man sich wie eine Miniaturfabrik vorstellen: Die Rohstoffe (in der Regel Zucker) werden durch Pforten (Transporter-Proteine) aufgenommen und in einem mehrstufigen Prozess mithilfe von Enzymen umgebaut.


Damit der Zucker nur von Enzymen umgesetzt wird, die biotechnologisch gewünschte Produkte liefern (grüne Ovale), verknüpft man sie über eine Andock-Station direkt mit dem Transporter (rechtes Bild).

Mislav Oreb, Goethe-Universität

Anders als in einer menschengemachten Fabrik werden aber in Mikroben nicht nur die technologisch interessanten Produkte hergestellt, sondern auch viele Nebenprodukte. Das liegt daran, dass verschiedene Enzyme um den Zucker konkurrieren, so dass verschiedene für das Überleben der Zelle wichtige Bausteine entstehen.

Thomas Thomik und Dr. Mislav Oreb vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Goethe-Universität ist es nun gelungen, den Stoffwechsel von Bäckerhefe so zu kanalisieren, dass die Rohstoff-Zucker produktiver genutzt werden.

In der aktuellen Ausgabe der angesehenen Zeitschrift Nature Chemical Biology stellen die Frankfurter Forscher einen neuen Mechanismus vor, mit dem die Rohstoffe von Transporter-Proteinen direkt an die erwünschten Enzyme geliefert werden.

„Wir haben ein „Scaffold-Protein“ konstruiert, das an das Transporter-Protein bindet und anschließend als eine Andockstation für die gewünschten Enzyme dient. Erkennungscodes, mit dem die Enzyme versehen sind, ermöglichen das Andocken.

So entsteht eine Ansammlung von erwünschten Enzymen in der Nähe des Transporters. Dadurch kann die Zelle den Rohstoff wie am Fließband bearbeiten, ohne dass die konkurrierenden Enzyme die Gelegenheit bekommen, ihn umzusetzen“, erklärt Mislav Oreb das Prinzip.

In ihrer Arbeit zeigen die Frankfurter Biotechnologen, dass der Zucker Xylose durch solche „molekularen Fließbänder“ (Transport-Metabolons) effizienter in Ethanol umgewandelt wird, indem die Produktion des unerwünschten Nebenproduktes Xylitol minimiert wird.

„Das zugrundeliegende Prinzip könnte angewandt werden, um aus verschiedenen Zuckern beliebige Produkte wie Biotreibstoffe, Kunststoffe oder Pharmazeutika herzustellen. Das Konzept hat das Potential, die biotechnologischen Prozesse generell ökologisch und wirtschaftlich nachhaltiger zu gestalten, da eine effiziente Zuckerverwertung eine grundlegende Voraussetzung hierfür ist“, erklärt Mislav Oreb die Bedeutung des neuen Verfahrens.

Ein Bild zum Download finden Sie unter: www.uni-frankfurt.de/68258883
Bildtext: In der Bäckerhefe konkurrieren verschiedene Enzyme um Zuckermoleküle, die durch Transporter-Proteine in die Zelle aufgenommen werden. Damit der Zucker nur von Enzymen umgesetzt wird, die biotechnologisch gewünschte Produkte liefern (grüne Ovale), verknüpft man sie über eine Andock-Station direkt mit dem Transporter (rechtes Bild).

Publikation
Thomas Thomik, Ilka Wittig, Jun-yong Choe, Eckhard Boles und Mislav Oreb: An artificial transport metabolon facilitates improved substrate utilization in yeast, in Nature Chemical Biology

Information: Dr. Mislav Oreb, Institut für Molekulare Biowissenschaften, Fachbereich 15, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-29331, M.Oreb@bio.uni-frankfurt.de.

Aktuelle Nachrichten aus Wissenschaft, Lehre und Gesellschaft in GOETHE-UNI online (www.aktuelles.uni-frankfurt.de)

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 mit privaten Mitteln überwiegend jüdischer Stifter gegründet, hat sie seitdem Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein hohes Maß an Selbstverantwortung. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Mainz ist sie Partner der länderübergreifenden strategischen Universitätsallianz Rhein-Main.

Internet: www.uni-frankfurt.de

Herausgeberin: Die Präsidentin der Goethe-Universität Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Abteilung PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Tel: (069) 798-13035, Fax: (069) 798-763 12531, kaltenborn@pvw.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen
20.09.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

nachricht Molekulare Kraftmesser
20.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik