CD-Labor für Optimierte Expression von Kohlenhydrat-aktiven Enzymen

In vielen Industriezweigen werden Enzyme benötigt. Diese stammen oft aus Pilzen. Pilzstämme können jedoch während der Produktion spontan degenerieren. Dieses CD Labor erforscht Wege, um die Stabilität und Effizienz von Industriestämmen zu erhöhen.

Der Pilz Trichoderma reesei (T. reesei) wird für die biotechnologische Herstellung von Kohlenhydrat-aktiven Enzymen genutzt, wie zum Beispiel Zellulasen und Hemizellulasen. Das sind Enzyme, die in der Natur Bestandteile der Pflanzenbiomasse in kleinere Moleküle zerlegen können. In der Industrie finden diese Enzyme zum Beispiel in den Bereichen Papier, Lebens- und Futtermittel, Textilien oder Biotreibstoffe Einsatz.

Unerfreulicherweise kommt es vor, dass Pilzstämme während eines Produktionslaufes plötzlich ihre Produktivität einbüßen. Eine derartige spontane Degeneration ist nicht auf T. reesei beschränkt, sondern ein durchaus verbreitetes Phänomen, das äußerst nachteilig für biotechnologische Prozesse ist. Leider kann derzeit diese Degeneration nicht verhindert werden und die zugrundeliegenden Mechanismen sind ungeklärt.

Gemäß früheren Forschungen dieses CD Labors wird die Stammdegeneration durch epigenetische Vorgänge bewirkt. Beispielsweise spielt die Methylierung der Desoxyribonukleinsäure eine Rolle, die bewirken kann, daß die Expression von Genen an- oder abgeschaltet wird. Veränderungen in der sogenannten epigenetischen Landschaft wird auf die Aktivität bestimmter Proteine zurückgeführt. Dieses CD Labor will diese Proteine nun genauer untersuchen und deren Zielbereiche identifizieren. So können gezielt Maßnahmen gesetzt werden, um stabile Produktionsstämme zu erhalten.

Bestimmte Ribonukleinsäuren (RNA) sind dafür verantwortlich, genetische Information in Proteine zu übersetzen. Andere, nichtkodierende (nc) RNAs werden inzwischen als zentrale regulatorische Elemente in der Zelle betrachtet. Rezente Arbeiten von ForscherInnen dieses CD Labors zeigen, dass eine solche ncRNA (genannt HAX1) die Expression von Enzymen in T. reesei aktivieren und verstärken kann. Nun sollen verschiedene synthetische Versionen von HAX1 erforscht und gezielt in Pilzstämmen expremiert werden. Diese Methode soll eine unmittelbare Erhöhung der Enzymproduktion bewirken.

Zusammengefasst sollen nicht nur Produktionsausfälle durch spontane Degeneration der Pilzstämme verhindert, sondern eine Effizienzsteigerung der Produktion erreicht werden.