{"id":122781,"date":"2023-02-17T07:08:00","date_gmt":"2023-02-17T06:08:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=122781"},"modified":"2023-02-15T09:00:17","modified_gmt":"2023-02-15T08:00:17","slug":"spar-trick-fur-kunststoff-recycling-durch-bakterien","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/spar-trick-fur-kunststoff-recycling-durch-bakterien\/","title":{"rendered":"Spar-Trick f\u00fcr Kunststoff-Recycling durch Bakterien"},"content":{"rendered":"\n\n\n
\"\"
PET (Polyethylenterephthalat) wird wegen seiner geringen Luft- und Wasserdurchl\u00e4ssigkeit h\u00e4ufig f\u00fcr Getr\u00e4nkeverpackungen eingesetzt. Sein Grundbaustein Ethylenglykol ist ein Wertstoff f\u00fcr die Biotechnologie. \u00a9<\/strong> Max Planck Institute<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes in Marburg haben einen effizienteren, kohlenstoffdioxidsparenden Weg f\u00fcr die bakterielle Verwertung von Ethylenglykol, Bestandteil des Kunststoffs PET, entwickelt. Sie r\u00fcsteten das Bakterium\u00a0<\/strong>Pseudomonas putida<\/em>\u00a0mit einem neuen, in Meeresmikroben entdeckten Stoffwechselweg aus, was zu einem verbesserten Wachstum f\u00fchrte. Ihre Erkenntnisse bieten neue Chancen f\u00fcr den mikrobiellen Abbau von PET, aber auch die Weiterentwicklung nachhaltiger Materialkreisl\u00e4ufe.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Plastik ist \u00fcberall. In 2017 betrug die j\u00e4hrliche Plastikproduktion weltweit 350 Millionen Tonnen. Eine erhebliche Menge davon gelangt in die Umwelt, und Plastikverschmutzung bedroht die Gesundheit und Lebensgrundlage aller Lebewesen und die Stabilit\u00e4t der \u00d6kosysteme. Gleichzeitig gehen damit wertvolle Rohmaterialien verloren, die man auf nachhaltige Weise nutzbar machen k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n

PET-Baustein Ethylenglykol: eine Schl\u00fcsselsubstanz im Wertstoffkreislauf<\/h3>\n\n\n\n

Eine Hoffnung der Forschung liegt auf dem m\u00f6glichen Abbau bzw. der Verwertung von Plastik durch Mikroorganismen. Seit im Jahr 2016 die \u201cPET-fressende\u201d Bakterienart\u00a0Ideonella sakaiensis<\/em>\u00a0entdeckt wurde, konzentrierten sich viele Forschungen auf PET (Polyethylenterephthalat), das vor allem f\u00fcr die Produktion von Wasserflaschen genutzt wird. Der Grundbaustein von PET, das C2<\/sub>-Molek\u00fcl Ethylenglykol, findet zudem als Frostschutz- oder L\u00f6sungsmittel Anwendung. Auch kann es elektrochemisch aus Syngas erzeugt werden, was es zu einer Schl\u00fcsselkomponente zuk\u00fcnftiger kohlenstoffneutraler Biotechnologien macht. Daher ist die Entwicklung von Bakterienst\u00e4mmen mit verbesserter Ethylenglykol-Umsetzung nicht nur im Hinblick auf das Upcycling von PET wichtig, sondern auch im gr\u00f6\u00dferen Kontext, n\u00e4mlich der Schaffung nachhaltiger industrieller Wertstoffkreisl\u00e4ufe f\u00fcr diese allgegenw\u00e4rtige Chemikalie.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Forschende haben einen effizienteren, kohlenstoffdioxidsparenden Weg f\u00fcr die bakterielle Verwertung von Ethylenglykol, Bestandteil des Kunststoffs PET, entwickelt. Ihre \u201eZellfabriken\u201c bieten neue Chancen f\u00fcr den mikrobiellen Abbau von PET. \u00a0\u00a9 Max-Planck-Institut f\u00fcr terrestrische Mikrobiologie\/Schada von Borzyskowski & Erb<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut f\u00fcr terrestrische Mikrobiologie, dem Max-Planck-Institut f\u00fcr molekulare Pflanzenphysiologie und der Universit\u00e4t Leiden gelang nun ein entscheidender Schritt in Richtung nachhaltiger Wertstoffnutzung. Indem sie das biotechnologisch relevante Bakterium Pseudomonas putida<\/em>mit einem neuen Stoffwechselweg ausr\u00fcsteten, erh\u00f6hten sie dessen Kapazit\u00e4t, Ethylenglykol zu verarbeiten.<\/p>\n\n\n\n

Damit baute das Forscherteam auf einer fr\u00fcheren Arbeit auf, der Entdeckung eines Stoffwechselweges in marinen Mikroorganismen, der C2<\/sub>– Molek\u00fcle besonders effizient umsetzt, der Beta-Hydroxyaspartat-Zyklus (BHAC). Mit Methoden der synthetischen Biologie und gerichteten Evolution gelang ihnen der Einbau dieses Weges in das Bakterium.<\/p>\n\n\n\n

Gerichtete Evolution schafft noch mehr Effizienz<\/h2>\n\n\n\n

\u201cDer BHAC ist ein eleganter Stoffwechselzyklus, in dem der Kohlenstoff des Ethylenglykols ohne CO2<\/sub>-Freisetzung recycelt wird. Er ist also im Hinblick auf die Kohlenstoff- und Energiebilanz deutlich vorzuziehen. Mit ihm kann unser neu entwickelter Bakterienstamm den Grundbaustein des PET weitaus effizienter verarbeiten\u201c, sagt Lennart Schada von Borzyskowski, einer der Hauptautoren und Mit-Initiator der Studie.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Er f\u00fchrte seine Experimente im Rahmen seiner postdoktoralen Forschung am Max-Planck-Institut f\u00fcr terrestrische Mikrobiologie in Marburg durch und kooperierte dabei mit der Gruppe von Arren Bar-Even am Max-Planck-Institut f\u00fcr molekulare Pflanzenphysiologie in Golm.<\/p>\n\n\n\n

Helena Schulz-Mirbach, Co-Autorin der Studie, erkl\u00e4rt: \u201cZun\u00e4chst wiesen wir anhand ausgesuchter\u00a0E. coli<\/em>-St\u00e4mme nach, dass die synthetisch modifizierten Bakterien auch nach Einbau eines BHA-Teilst\u00fccks in der Lage sind, die gesamte zellul\u00e4re Biomasse zu bilden. Nach anschlie\u00dfendem Einbau des gesamten BHAC war der neue\u00a0P. putida<\/em>-Stamm sofort in der Lage, auf Ethylenglykol zu wachsen. Auch f\u00fchrte der Einbau zu Ver\u00e4nderungen im zentralen Kohlenstoffmetabolismus des Wirtes. Und drittens konnten wir mit einer gezielten Laborevolution Mutationen erzeugen, welche das Wachstum des ver\u00e4nderten Stammes auf Ethylenglykol weiter verbesserten \u2013 und zwar um ein 35% schnelleres Wachstum mit einer 20%igen Erh\u00f6hung der Biomasse.\u201c \u00a0<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Ein neues Modul f\u00fcr die synthetische Biologie<\/h3>\n\n\n\n

“Die Entwicklung nachhaltiger Wertstoffkreisl\u00e4ufe ist vermutlich die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung unserer Zeit,\u201d sagt Tobias Erb, Direktor am Max-Planck-Institut f\u00fcr terrestrische Mikrobiologie und Koordinator der Studie. \u201dMikrobieller Plastikabbau ohne CO2<\/sub>-Freisetzung ist ein wichtiger Schritt in Richtung eines geschlossenen Kohlenstoffzyklus.\u201c<\/p>

\u201cDie Studie zeigt das hohe Potential des BHAC-Stoffwechselweges als ein \u201cPlug-and-Play\u201d Stoffwechsel-Modul f\u00fcr die synthetische Biologie,\u201c erg\u00e4nzt Lennart Schada von Borzyskowski, der mittlerweile Professor an der Universit\u00e4t Leiden in den Niederlanden ist. \u201eK\u00fcrzlich haben wir damit begonnen, den BHAC auch in anderen Organismen zu testen, zum Beispiel in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana<\/em>. Hier konnten wir zeigen, dass der BHAC die pflanzliche Fotosynthese effizienter macht, indem die Pflanze mehr CO2<\/sub>einbehalten kann. Diese Ergebnisse sind sehr vielversprechend im Hinblick auf Forschungen an CO2<\/sub>-sparenden Stoffwechselwegen f\u00fcr die Biotechnologie und Agrarwirtschaft.\u201c<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n

Schada von Borzyskowski, L., Schulz-Mirbach, H., Troncoso Castellanos, M., Severi, F., Gomez Coronado, P.A., Paczia, N., Glatter, T., Bar-Even, A., Lindner, S.N., Erb, T.J.Implementation of the beta-hydroxyaspartate cycle increases growth performance of\u00a0Pseudomonas putida<\/em>\u00a0on the PET monomer ethylene glycolMetabolic Engineering 76, 97-109 (2023)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes in Marburg haben einen effizienteren, kohlenstoffdioxidsparenden Weg f\u00fcr die bakterielle Verwertung von Ethylenglykol, Bestandteil des Kunststoffs PET, entwickelt. Sie r\u00fcsteten das Bakterium\u00a0Pseudomonas putida\u00a0mit einem neuen, in Meeresmikroben entdeckten Stoffwechselweg aus, was zu einem verbesserten Wachstum f\u00fchrte. Ihre Erkenntnisse bieten neue Chancen f\u00fcr den mikrobiellen Abbau von PET, aber auch die […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Der Einbau eines neu entdeckten Stoffwechselweges macht PET-verwertende Bakterien CO2-effizienter","footnotes":""},"categories":[17143],"tags":[13293,11841,13453,14007,13341,21769,15515],"supplier":[413,5038,10780],"class_list":["post-122781","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-recycling","tag-bakterien","tag-kreislaufwirtschaft","tag-kunststoffe","tag-pet","tag-plastik","tag-synthetischebiologie","tag-upcycling","supplier-max-planck-institut-fuer-molekulare-pflanzenphysiologie","supplier-max-planck-institut-fuer-terrestrische-mikrobiologie","supplier-university-of-leiden"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/122781","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=122781"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/122781\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=122781"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=122781"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=122781"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=122781"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}