Die Bäckerhefe austricksen

14. Oktober 2008, 19:29
posten

Die Forschung konnte die Nebenreaktionen des Wirtsorganismus in den Hintergrund drängen - das Ergebnis ist hoch­reiner chiraler Alkohol

Das Forschungsziel ist die Etablierung eines Biokatalysators zur Herstellung hochreiner Alkohole. Die Bezeichnung "Alkohol" bezieht sich in diesem Fall nicht auf Ethanol wie er in Spirituosen oder Biosprit vorkommt, sondern auf komplexe Moleküle, die als Synthesebausteine für Arzneistoffe oder zum Beispiel Pflanzenschutzmittel verwendet werden.

In den meisten Fällen wird durch den Einsatz von chemischen Katalysatoren ein 50:50-Gemisch von sogenannten chiralen Alkoholen erhalten. Der Begriff "Chiralität" stammt aus dem altgriechischem und bedeutet "Händigkeit". Wie eine linke und eine rechte Hand sind chirale Moleküle nicht deckungsgleich und verhalten sich wie Bild und Spiegelbild.

Zueinander chirale Moleküle zeigen daher in der Regel unterschiedliche physiologische Wirkungen, sie haben einen unterschiedlichen Geschmack, Geruch, eine unterschiedliche Toxizität und eine unterschiedliche pharmakologische Wirkung als Arzneistoff. Im menschlichen Körper ist jedoch nur eine dieser Verbindungen wirksam, die andere bestenfalls wirkungslos (bekanntestes Beispiel Contergan/Thalidomid). Ich erforsche Biokatalysatoren, die in der Lage sind, aus einem Vorläufermolekül nur einen der beiden möglichen Alkohole zu generieren.

Trend in Richtung "cell factories"

In der weißen/industriellen Biotechnologie werden sowohl isolierte Enzyme wie auch ganze Mikroorganismen als Katalysatoren eingesetzt. In den vergangenen Jahren hat sich allerdings ein Trend in Richtung ganze Zellen, auch "cell factories" genannt, durchgesetzt. Bei der von mir untersuchten, biokatalysierten Reaktion bedarf es eines sehr teuren Kofaktors. Um diese Reaktion für die industrielle Biotechnologie attraktiv zu machen, müssen die Verfahrenskosten gesenkt werden und daher dieser Kofaktor in situ recycliert werden.

Der Einsatz ganzer Zellen bietet nun die Möglichkeit der Mit- bzw. Ausnutzung der metabolen Vorgänge der Zelle und somit der "natürlichen" Regeneration der Kofaktoren, die Bestandteil jeder lebenden Zelle sind. Wir haben die herkömmliche Bäckerhefe, mit der man Wein, Brot oder Bier herstellt, als Wirtsorganismus gewählt. Sie hat den Vorteil, dass sie relativ robust, ungiftig und ungefährlich ist. Allerdings ist die Hefe ein höherer Organismus und zu einer Vielzahl von Nebenreaktionen in der Lage.

Durch detailliertes Verständnis der molekularen Strukturen, biologischen Reaktionen und Prozesstechnik ist es uns gelungen, die Nebenreaktionen der Bäckerhefe so weit in den Hintergrund zu drängen, dass die Verunreinigungen unseres Produkts (des chiralen Alkohols) nur mehr maximal ein Promille betragen. Obwohl die Generierung von "Superhefestämmen" ein Ziel der Biotechnologie ist, sind wir mitten auf dem (steinigen) Weg zu einem prozesstauglichen Ganzzellkatalysator. (Regina Kratzer/DER STANDARD, Printausgabe, 15.10.2008)

  • Zur PersonDie Grazerin Regina Kratzer (32) studierte Technische Chemie, Biotechnologie und Lebensmittelchemie an der TU Graz. Ihre berufliche Laufbahn begann sie ebendort. 2005 bis 2007 war sie am Angewandte Biokatalyse Kompetenzzentrum. Anfang des Jahres 2008 erhielt sie ein Firnberg-Stipendium des FWF.
    foto: tu graz

    Zur Person
    Die Grazerin Regina Kratzer (32) studierte Technische Chemie, Biotechnologie und Lebensmittelchemie an der TU Graz. Ihre berufliche Laufbahn begann sie ebendort. 2005 bis 2007 war sie am Angewandte Biokatalyse Kompetenzzentrum. Anfang des Jahres 2008 erhielt sie ein Firnberg-Stipendium des FWF.

Share if you care.