Wissenschaftler der University of Warwick haben eine Methode zur Herstellung wichtiger chemischer Bausteine f\u00fcr die pharmazeutische und agrochemische Industrie entwickelt, die der pflanzlichen Produktion nachempfunden ist.<\/p>\n\n\n\n
Die Wissenschaftler haben Bakterien geschaffen, die Molek\u00fcle “verdauen”, um neue Verbindungen in einem Prozess zu synthetisieren, der wiederverwendbar ist und nur minimale Abfallprodukte erzeugt, indem sie Enzyme auf die gleiche Weise wie Pflanzen einsetzen. Ihre Ergebnisse werden in einer neuen Studie in der Zeitschrift ACS Catalysis<\/em> ver\u00f6ffentlicht und k\u00f6nnten der pharmazeutischen und agrochemischen Industrie dabei helfen, ihre Herstellungsprozesse umweltfreundlicher zu gestalten.<\/em><\/p>\n\n\n\n Die Wissenschaftler waren besonders daran interessiert, einen Prozess in Pflanzen zu reproduzieren, der als Indol-3-Acetamid (IAM)-Weg bezeichnet wird und der es der Pflanze erm\u00f6glicht, Verbindungen wie Indolamide, Carbons\u00e4uren und Auxine zu produzieren. Diese Verbindungen haben eine Reihe von agrochemischen und pharmazeutischen Anwendungen, sind aber f\u00fcr die Industrie nur schwer herzustellen, es sei denn mit Hilfe chemischer Katalysatoren, bei denen eine Menge giftiger chemischer Abf\u00e4lle anfallen.<\/p>\n\n\n\n Wissenschaftler wissen zwar seit Jahrzehnten, wie die Natur diese Molek\u00fcle herstellt, aber bisher gab es keine Technologie, mit der sich dies ausnutzen lie\u00df. Nun hat ein Team des Warwick Integrative Synthetic Biology Centre erstmals ein Verfahren entwickelt, bei dem Enzyme in einer Reihe von Kaskadenreaktionen Molek\u00fcle aufspalten und zu den gew\u00fcnschten Verbindungen synthetisieren, so wie es eine Pflanze tun w\u00fcrde.<\/p>\n\n\n\n Die von UK Research and Innovation und der Royal Society finanzierte Studie wurde von Dr. Binuraj Menon von der University of Warwick School of Life Sciences geleitet, der jetzt an der University of Portsmouth t\u00e4tig ist. Er sagte: “Wir wussten, dass es in Pflanzen mehrere Wege zu Auxin-Molek\u00fclen gibt. Au\u00dferdem nutzen einige pflanzenpathogene Bakterien diese Wege, um Pflanzenwurzeln und -gallen zu infizieren und darin zu wachsen. Bei der Rekonstruktion dieser Wege in einem industriellen und freundlichen mikrobiellen Wirt sind wir jedoch immer wieder auf funktionelle Probleme gesto\u00dfen.<\/p>\n\n\n\n “Durch das Engineering dieser Enzyme k\u00f6nnen wir den Prozess f\u00fcr die Produktion in gro\u00dfem Ma\u00dfstab anpassen und ihn leicht zug\u00e4nglich, reinigbar und kompatibel machen. Der Vorteil liegt hier in der Anwendbarkeit dieser Enzyme, denn die bestehenden enzymatischen L\u00f6sungen zur Herstellung von Amid und Carbons\u00e4ure sind schwierig, zeitaufw\u00e4ndig und erfordern viele teure Komponenten<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n Enzyme dienen in lebenden Organismen einer Vielzahl von Zwecken und sind oft am besten daf\u00fcr bekannt, dass sie Teil des menschlichen Verdauungssystems sind, indem sie Nahrung aufspalten. Als Biokatalysatoren sind sie an vielen anderen Funktionen beteiligt, indem sie chemische Reaktionen beschleunigen. Enzyme werden als Alternativen zu den derzeitigen chemischen Methoden untersucht, um industrielle Emissionen und Ressourcen zu reduzieren – eine ideale L\u00f6sung f\u00fcr den \u00dcbergang zu einer gr\u00fcneren und umweltfreundlicheren industriellen Produktion.<\/p>\n\n\n\n Zur Herstellung der Enzyme f\u00fcr diese Studie verwendeten die Wissenschaftler nicht-pathogene Bakterien, die so manipuliert wurden, dass sie die Enzyme \u00fcberexprimieren. Diese Enzyme k\u00f6nnen f\u00fcr Reaktionen unter milden und w\u00e4ssrigen Bedingungen abgetrennt werden oder die Bakterien k\u00f6nnen direkt f\u00fcr Reaktionen verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n Die Bakterienzellen vermehren sich schnell, und die Chemikalien werden aus billigeren Bestandteilen wie Glukose hergestellt, so dass sie leicht skaliert und wiederverwendet werden k\u00f6nnen, ohne dass Abf\u00e4lle anfallen oder die Umwelt belastet wird, wie es bei chemischen Katalysatoren h\u00e4ufig der Fall ist. Durch die Neugestaltung von Mikroben und Enzymen k\u00f6nnen diese mit neuen F\u00e4higkeiten und Anwendungen ausgestattet werden.<\/p>\n\n\n\n Dr. Menon<\/strong> f\u00fcgte hinzu: “Im Grunde machen wir uns die Kraft der Natur zunutze, um viele Probleme in der chemischen, pharmazeutischen, landwirtschaftlichen und verarbeitenden Industrie durch die Entwicklung von Mikroben und Enzymen zu l\u00f6sen. Synthetische Biologie bedeutet im Wesentlichen, die Biologie f\u00fcr synthetische Zwecke zu nutzen, und hier haben wir gezeigt, wie man sie mit verschiedenen Enzymen mischen und f\u00fcr viele \u00e4hnliche Molek\u00fcle verwenden kann.<\/p> “In naher Zukunft werden wir durch zus\u00e4tzliche technische Entwicklung und laborgest\u00fctzte Evolution dieser Enzyme in der Lage sein, ma\u00dfgeschneiderte Molek\u00fcle und gezielte Chemikalien herzustellen. Die gentechnisch ver\u00e4nderten Bakterien k\u00f6nnten auch zur Beschichtung von Saatgut verwendet werden, um eine gesunde Keimung und Wurzelentwicklung zu f\u00f6rdern, oder als Unkrautvernichter, indem man die Auxine abstimmt – es gibt viele direkte Anwendungen und M\u00f6glichkeiten.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\nOriginalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n