Mit Hilfe des neuen Modellsystems k\u00f6nnen sie nun einfach erforschen, wie St\u00e4rke gebildet wird und welche Rolle die beteiligten Enzyme dabei spielen. In Zukunft lassen sich in Hefe m\u00f6glicherweise gezielte Ver\u00e4nderungen an der St\u00e4rke ausprobieren.<\/p>\n
Eigentlich produzieren nur Pflanzen und Algen St\u00e4rke. Neuerdings kann das auch Hefe. Zumindest die in den Labors der Gruppe von Samuel Zeeman, Professor f\u00fcr Pflanzenbiochemie am Institut f\u00fcr Agrarwissenschaften der ETH Z\u00fcrich. Den Forschenden ist es gelungen, Hefe die pflanzliche Maschinerie einzubauen, die den Speicherzucker herstellt. \u00abEin Novum\u00bb, wie Zeeman betont.<\/p>\n
Pflanzliche Enzyme transferiert
\nUm dieses Ziel zu erreichen, entnahm Barbara Pfister, die federf\u00fchrende Forscherin in diesem Projekt, dem Genom der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) die Baupl\u00e4ne f\u00fcr sieben an der St\u00e4rke-Synthese beteiligte Enzyme. Diese pflanzte sie ins Genom der Hefe. Dort entfernte sie zus\u00e4tzlich alle Enzyme, die am Aufbau von Glykogen, dem Speicherzucker der Hefe, beteiligt sind. Denn diese w\u00fcrden die St\u00e4rke-Synthese st\u00f6ren.<\/p>\n
Insgesamt generierten die Forschenden \u00fcber 200 Hefest\u00e4mme. Einige davon mit allen sieben Enzymen, andere mit verschiedenen reduzierten Sets. Entsprechend produzierten die St\u00e4mme entweder St\u00e4rke, die der von Arabidopsis stark \u00e4hnelt, keine St\u00e4rke oder aber St\u00e4rke-Produkte mit unterschiedlich starken Ver\u00e4nderungen.<\/p>\n
Hefe produziert tats\u00e4chlich St\u00e4rke<\/p>\n
Was die Hefe genau herstellt, untersuchten die Forschenden mit verschiedenen Verfahren. Neben der klassischen Jodf\u00e4rbung und etablierten bildgebenden Verfahren wurde auch die am Paul Scherrer Institut neu entwickelte ptychographische Kryo-R\u00f6ntgentomographie verwendet. Damit bestimmten die Forschenden die Dichte der in der Hefezelle hergestellten Produkte.<\/p>\n
Das Resultat: St\u00e4mme, die alle sieben Enzyme enthielten, stellten St\u00e4rke her, die sich von Arabidopsis-St\u00e4rke nur minim unterscheidet. \u00dcberraschend waren allerdings die Produkte von St\u00e4mmen, denen einzelne oder mehrere Enzyme fehlten: Je nach Kombination stellten einige davon trotzdem eine Art St\u00e4rke her.<\/p>\n
St\u00e4rke auf Umwegen
\n\u00abDie St\u00e4rke-Synthese ist nicht linear\u00bb, erkl\u00e4rt Zeeman. \u00abF\u00e4llt ein Enzym aus, arbeiten die verbleibenden trotzdem weiter und bauen einfach ein etwas anderes Produkt.\u00bb Die Forschenden konnten auch zeigen, dass die St\u00e4rke-Synthese je nach Kombination der anderen Enzyme auch ohne Entzweigungsenzym funktioniert. Dieses entfernt w\u00e4hrend der St\u00e4rke-Synthese \u00fcbersch\u00fcssige Verzweigungen in den entstehenden Zuckerketten und galt bisher f\u00fcr die St\u00e4rkebildung als unverzichtbar.<\/p>\n
\u00abDas Hefesystem ist momentan ein reines Forschungsinstrument\u00bb, sagt der ETH-Professor. Damit sei es m\u00f6glich, die St\u00e4rke-Synthese zu simulieren und so die individuellen Rollen der beteiligten Enzyme sowie die Bildung der komplizierten Struktur der St\u00e4rke genauer zu erforschen. \u00abDas ist viel schneller und einfacher als in Pflanzen\u00bb, betont Zeeman. Nach zuk\u00fcnftigen Anwendungsm\u00f6glichkeiten gefragt, f\u00fcgt er an: \u00abNat\u00fcrlich ist es denkbar im Hefe-System neuartige Modifikationen an der St\u00e4rke auszuprobieren, und dadurch zu versuchen, ihre Eigenschaften f\u00fcr bestimmte Einsatzgebiete zu verbessern.\u00bb<\/p>\n
Neue Richtung mit Hefe einschlagen
\nF\u00fcr dieses vom SNF finanzierte Projekt hat Zeemans Gruppe das erste Mal mit Hefe gearbeitet. Er und Barbara Pfister m\u00f6chten nun in der Hefe die St\u00e4rke-Synthese auf der Systemebene genauer erforschen. Dazu arbeiten sie neu mit mathematischen Modellierern zusammen, um den Prozess im Computermodell zu simulieren.<\/p>\n
St\u00e4rke ist als Inhaltsstoff von Nahrungsmitteln, wie zum Beispiel Mais, Reis oder Kartoffeln wichtig. Sie ist f\u00fcr die Herstellung von biologisch abbaubaren Werkstoffen h\u00f6chst interessant. Und sie wird an vielen Orten angewandt, wo man sie nicht erwarten w\u00fcrde, wie zum Beispiel zur Beschichtung von Papier. Der Werkstoff wird f\u00fcr verschiedene Anwendungen weiter optimiert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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