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Uni mit neuer Hefeplattform

© Boles/Grininger, Goethe-Universität Frankfurt

Zwei Arbeitsgruppen der Goethe-Universität Frankfurt ist es gelungen, kurzkettige Fettsäuren mit Hilfe von Hefen einfach und in großen Mengen aus Zucker oder zuckerhaltigen Abfällen in einem dem Bierbrauen ähnlichen Prozess herzustellen.

Die Arbeitsgruppe von Martin Grininger war an der Aufklärung der dreidimensionalen Struktur der Fettsäuresynthase beteiligt, einem großen, aus zwei Polypetidketten bestehenden Protein mit sieben katalytischen Zentren. „Wir haben zunächst untersucht, wie die Fettsäuresynthase Zyklen zählt, um zu entscheiden, wann die Kette fertig ist. Gefunden haben wir eine Art Lineal, das die Länge der Fettsäure misst“, erklärt Grininger. „Dieses Lineal haben wir so verändert, dass die Fettsäuresynthase anders misst und kürzere Ketten freisetzt. Das alles geschah zunächst am Computer und im Reagenzglas.“ Eigentlich stellen die Enzymkomplexe Fettsäuren mit 18 Kohlenstoffatomen her. Die Varianten der Frankfurter liefern Fettsäuren mit 6 oder 8 Kohlenstoffatomen. Kurzkettige Fettsäuren kommen zum Beispiel bei der Herstellung von Kosmetika, pharmazeutischen Wirkstoffen, antimikrobiellen Substanzen, Aromastoffen, Treibstoffen und Seifen zum Einsatz. Bisher sind sie nur durch Extraktion aus bestimmten Pflanzen wie der Kokosnuss oder chemisch aus Erdöl zu gewinnen.

Mit Eckhard Boles, der im benachbarten Biozentrum am Stoffwechsel von Hefen forscht, entstand dann die Idee, Griningers Wissen zur Veränderung der Fettsäuresynthase von Hefen einzusetzen. „Diese Hefen schieden auf einmal die kurzkettigen Fettsäuren in beachtlichen Mengen aus“, berichtet Boles. „Damit können wir nun die wertvollen kurzkettigen Fettsäuren produzieren.“ In dem von der Europäischen Union geförderten Projekt „Chassy“ soll die Technologie nun zur Industriereife gebracht werden. Grininger und Boles ergänzen: „Diese Entwicklung ist aber erst der Anfang. Wir wollen jetzt durch ähnliche Veränderungen an anderen großen Enzymkomplexen, den Polyketidsynthasen, weitere neuartige Moleküle für die chemische und pharmazeutische Industrie synthetisieren, die sonst nur schwer zugänglich sind.“ Dieses Vorhaben wird im vom Land Hessen finanzierten LOEWE-Projekt „MegaSyn“ vorangetrieben.

Die Forscher stellten ihre Ergebnisse Ende Februar (Nature Chemical Biology) und Anfang März (Nature Communications) vor. Die Universität Frankfurt hat die neugewonnenen Erkenntnisse durch zwei europäische und internationale Patentanmeldungen schützen lassen und sucht nun nach Lizenznehmern für kommerzielle Anwendungen. Grininger und Boles entwickeln ihre Technologie zusammen aber noch in eine weitere Richtung weiter. In dem vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft geförderten Projekt „Alk2Bio“ werden die Hefen so weiterentwickelt, dass sie aus den kurzkettigen Fettsäuren die Biokraftstoffe Oktanol und Heptan produzieren.

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