Kompartimentierung als Basistechnologie für neuartige multienzymatische Bioproduktionsverfahren

Ziel des beantragten Projekts ist die Erarbeitung von Grundlagen, sowohl auf Prozess- als auch auf molekularer Ebene, für die Entwicklung von kompartimentierten Verfahren (Reaktionskaskaden) zur multienzymatischen Biosynthese. Zu diesem Zweck werden neuartige enzymatische Module in Form von Fusionsproteinen und Protein-Scarffolds entwickelt, die als kompartimentierte Baukästen zur Prozesssynthese eingesetzt werden. Die neuen Ansätze sollen dazu beitragen, die Hauptlimitationen heutiger Bioproduktionsverfahren zu überwinden. Insbesondere zielt das Projekt darauf ab, die Sprunginnovation und ihre technische Nutzung mit einem konkreten biotechnologischen Verfahren zur zell-freien Produktion von industriell wichtigen Massenchemikalien wie 1,3-Propandiol (PDO) aufzuzeigen.
Anhand der 1,3-Propandiolproduktion aus Glycerol soll die effizienz- und ausbeutebezogene Überlegenheit modularisierter Enzymreaktionen verglichen mit herkömmlichen Verfahren, wie beispielsweise Fermentation demonstriert und verifiziert werden. Dabei ist für das gewählte Beispiel mit einer Verdoppelung der Produktausbeute gegenüber etablierten Fermentationsverfahren zu rechnen. Die Ergebnisse und Erkenntnisse dieser konkreten Produktionsprozessentwicklungsziele können anschließend auch auf andere modularisierte, enzymatische Produktionsverfahren übertragen werden.
 

Publikationen

• T. Kaeding, D. Tjahjasari and A.-P. Zeng: 1,3-Propanediol and Polytrimethyleneterephthalate. Elsevier, , 2011
• Rieckenberg, Fabian and Ardao, In\'es and Rujananon, Rosarin and Zeng, An-Ping: Cell-free synthesis of 1,3-propanediol from glycerol with a high yield. Engineering in Life Sciences, 14(4): S. 380--386, jul 2014. , DOI: 10.1002/elsc.201400034, http://doi.wiley.com/10.1002/elsc.201400034
• Jandt, U and You, C and Zhang, Y H and Zeng, A P: Compartmentalization and metabolic channeling for multienzymatic biosynthesis: practical strategies and modeling approaches. Adv Biochem Eng Biotechnol, 137: S. 41--65, 2013. , DOI: 10.1007/10\_2013\_221
• Ardao, I and Hwang, E T and Zeng, A P: In vitro multienzymatic reaction systems for biosynthesis. Adv Biochem Eng Biotechnol, 137: S. 153--184, 2013. , DOI: 10.1007/10\_2013\_232