Algenbiotechnologie & Bioenergie
Wertstoffe
Mikroalgen sind photosynthetische Mikroben, die das Potenzial für die Produktion verschiedener wertvoller Produkte wie Pigmente, Proteine, Lipide und bioaktive Verbindungen bieten.
Rekombinante Proteine (RP)
Wir haben ein fortschrittliches RP-Produktions- und Sekretionssystem für die einzellige grüne Mikroalge Chlamydomonas reinhardtii entwickelt. Der vielseitige Expressionsvektor nutzt das Sekretionssignal der C. reinhardtii Carboanhydrasen für eine effiziente RP-Sekretion in das Kulturmedium. Einzigartige Restriktionsstellen ermöglichen eine schnelle und einfache Subklonierung von interessanten Sequenzen. Positive Transformanten können mit Hilfe eines gekoppelten Gaussia Luciferase-Markers durch Hochdurchsatz-Screens auf Plattenebene schnell identifiziert werden. Verglichen mit dem nativen Sekretionssignal der Gaussia Luciferase konnte eine bis zu 84% höhere RP-Produktion erreicht werden. Die Ziel-RP befindet sich ausschließlich im Kulturmedium und kann daher leicht isoliert und gereinigt werden.
Terpenoide
Terpenoide, die auch als Isoprenoide oder Terpene bezeichnet werden, sind strukturell und funktionell vielfältige Kohlenwasserstoffe, die in der Natur zahlreiche Funktionen haben, darunter Pigmentierung, Elektronentransport, Membranfluidität, Signalübertragung und Wundreaktion. Durch serielle Kondensation von C5-Bausteinen werden Terpenoide durch eine Enzymklasse, die Terpensynthasen, auf modulare Art und Weise chemisch hergestellt. Ihre natürliche Vielfalt hat dazu geführt, dass diese Verbindungen in Lebens- und Futtermitteln, in der Medizin, als Duftstoffe und für Biokraftstoffe eingesetzt werden. Die größte Quelle für industriell und medizinisch relevante Terpenoidmetaboliten sind höhere Pflanzen. Die Expression von Terpensynthasen in biotechnologischen mikrobiellen Wirten ermöglicht die Übertragung der Produktion wertvoller Terpenoide aus einheimischen Pflanzen in kontrollierbare Produktionssysteme. Die mikrobielle Terpenoidproduktion liefert zuverlässige Erträge in geschlossener Kultivierung, wodurch die Notwendigkeit umgangen wird, potenziell seltene, natürliche Quellen des gewünschten Produkts zu ernten. Mikroalgenzellen sind von Natur aus reich an Terpenoiden und enthalten zahlreiche natürliche Terpenoid-Pigmentmoleküle. Wir untersuchen die Fähigkeit von Mikroalgen, als Wirte für die photosynthetisch-mikrobielle Produktion von Terpenoidprodukten zu dienen, indem wir Terpenoidsynthasen aus höheren Pflanzen in Mikroalgen übertragen. Das Ziel ist es, photosynthetische Bioprozesse zu erzeugen, die die Algen als solarbetriebene grüne Zellfabriken für eine nachhaltige Terpenoidproduktion nutzen.
Diamine
Das CLIB Competence Center Biotechnology (CKB) ist eine Forschungskooperation mit dem Ziel, eine nachhaltige, ressourcenschonende Wirtschaft in Nordrhein-Westfalen zu entwickeln. Beteiligt an diesem Zentrum sind die Universität Bielefeld, die Technische Universität Dortmund, die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und das Forschungszentrum Jülich.
Das CKB wird von Experten auf dem Gebiet der Biotechnologie aus Wissenschaft und Industrie vertreten und wird vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und vom Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.
Innerhalb dieses Zentrums konzentrieren wir uns auf die erneuerbare Produktion von Diaminen aus photosynthetischen Mikroalgen, die Grundchemikalien für die Herstellung vieler industrieller Produkte sind, z.B. biobasierte Kunststoffe und Polymere.