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Sub-project: B

Das Projekt "Sub-project: B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Pflanzenbiochemie -Leibniz-Institut-, Abteilung Naturstoffchemie,Sekundärstoffwechsel durchgeführt. Das Projektziel ist die Generierung von gelbsamigen Raps, der eine stabil vererbbare starke Reduktion der Sinapatester-Gehalte in den Samen aufweist. Das Ziel soll durch Kombination von Gen-Silencing der an der Sinapin-Biosynthese beteiligten Enzyme (SGT, SCT) und der Expression einer bakteriellen Cholinoxidase erreicht werden. Dafür werden optimierte Suppressionsvektoren bereitgestellt und die Strategie mit den besten Ergebnissen auf gelbsamige Linien übertragen. Der mögliche Einfluss der Sinapatester-Minimierung bei gelbsamigem Raps auf Bereiche des die Primär- und Sekundärstoffwechsels des Samens wird analysiert werden (Metabolom-Analyse), um die Verwendbarkeit des Rapsmehls als Tierfutter und als Zusatz für Nahrungsmittel des Menschen nachzuweisen und Metabolitenveränderungen, die die pflanzliche Fitness möglicher Weise beeinträchtigen, zu erfassen. Mit der Erzeugung von Raps mit diesen Qualitätsmerkmalen und deren Markteinführung werden bisherige Nachteile bei der Verwendung von Rapsschrot beseitigt. Der wissenschaftliche Nachweis der Tragfähigkeit des Konzeptes ist im Rahmen des BMBF-Projektes 'Napus 2000' erbracht worden.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bell Flavors & Fragrances GmbH durchgeführt. Das HYtec-Projekt umfasst eine Machbarkeitsstudie für die kofaktorfreie Addition von Wasser an nicht aktivierte Alkene und Terpene für die Biosynthese marktrelevanter Duft- und Geruchsstoffe. Die Synthese basiert auf dem Einsatz von Enzymen aus der Familie der Hydratasen. Diese sind in der Lage, die Umwandlung von Alkenen in den entsprechenden chiralen Alkohol zu katalysieren. Vielversprechende Substrate für Hydratasen wurden identifiziert, wie Myrcen, Geraniol und der Mahonial-Vorläufer (E)-5,9- Dimethyl-4,8-decadien-1-ol. Neben den Hydratasen sind Cyclsasen eine weitere Enzymklasse für den cofaktorfreien Zugang zu komplexen Alkoholen mit hoher Selektivität. Diese sind in der Lage, eine Cyclisierung aus einem linearen Vorläuferalken mit oder ohne Wasseranlagerung zu katalysieren. Durch Enzym-Engineering konnten beispielsweise Borneol und Ambrinol gebildet werden. Mit HYtec 2.0 wollen wir diese biokatalytischen Synthesen auf ein höheres Produktivitätsniveau heben. Dazu gehören enzymtechnische Ansätze zur Steigerung der Aktivität und Stabilität. Die effiziente Umsetzung von wasserunlöslichen Substraten erfordert eine umfassende Untersuchung der Prozessparameter. Die Enzyme können in ganzen Zellen, unterschiedlichen Enzympräparaten oder in speziell konzipierten Zellen wie Sphäroplasten eingesetzt werden. Einfache und schnelle Downstream- Methoden wie die Destillation sind für die Demonstration und Validierung eines wirtschaftlich relevanten Prozesses im Labormaßstab vorgesehen. Der Projektpartner Bell Flavor and Fragrances GmbH unterstützt die Entwicklung im Labormaßstab mit industrieller Expertise und modernsten Verfahren zur chemischen Synthese von Aroma- und Duftstoffen. Dies ermöglicht die Übertragung in den 50-Liter-Maßstab und die Validierung der entwickelten Prozesse in einer industriellen Umgebung. Wir sind überzeugt, dass die so gewonnenen Erkenntnisse einen großen Gewinn für die biokatalytische Produktion von Alkoholen darstellen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Technische Biochemie durchgeführt. Das HYtec-Projekt umfasst eine Machbarkeitsstudie für die kofaktorfreie Addition von Wasser an nicht aktivierte Alkene und Terpene für die Biosynthese marktrelevanter Duft- und Geruchsstoffe. Die Synthese basiert auf dem Einsatz von Enzymen aus der Familie der Hydratasen. Diese sind in der Lage, die Umwandlung von Alkenen in den entsprechenden chiralen Alkohol zu katalysieren. Vielversprechende Substrate für Hydratasen wurden identifiziert, wie Myrcen, Geraniol und der Mahonial-Vorläufer (E)-5,9-Dimethyl-4,8-decadien-1-ol. Neben den Hydratasen sind Cyclsasen eine weitere Enzymklasse für den cofaktorfreien Zugang zu komplexen Alkoholen mit hoher Selektivität. Diese sind in der Lage, eine Cyclisierung aus einem linearen Vorläuferalken mit oder ohne Wasseranlagerung zu katalysieren. Durch Enzym-Engineering konnten beispielsweise Borneol und Ambrinol gebildet werden. Mit HYtec 2.0 wollen wir diese biokatalytischen Synthesen auf ein höheres Produktivitätsniveau heben. Dazu gehören enzymtechnische Ansätze zur Steigerung der Aktivität und Stabilität. Die effiziente Umsetzung von wasserunlöslichen Substraten erfordert eine umfassende Untersuchung der Prozessparameter. Die Enzyme können in ganzen Zellen, unterschiedlichen Enzympräparaten oder in speziell konzipierten Zellen wie Sphäroplasten eingesetzt werden. Einfache und schnelle Downstream-Methoden wie die Destillation sind für die Demonstration und Validierung eines wirtschaftlich relevanten Prozesses im Labormaßstab vorgesehen. Der Projektpartner Bell Flavor and Fragrances GmbH unterstützt die Entwicklung im Labormaßstab mit industrieller Expertise und modernsten Verfahren zur chemischen Synthese von Aroma- und Duftstoffen. Dies ermöglicht die Übertragung in den 50-Liter-Maßstab und die Validierung der entwickelten Prozesse in einer industriellen Umgebung. Wir sind überzeugt, dass die so gewonnenen Erkenntnisse einen großen Gewinn für die biokatalytische Produktion von Alkoholen darstellen.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Angewandte Mikrobiologie (Biologie IV) durchgeführt. Die Weltmeere sind von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt, die als Anpassung an bestimmte Lebensräume die Fähigkeit zur Produktion bestimmter Naturstoffe auf Basis von erneuerbaren Substraten entwickelt haben. Diese Naturstoffe können als Ersatz für synthetische Verbindungen aus fossilen Rohstoffen von großem Interesse für die Biotechnologie und Bioökonomie sein. Biotenside stellen ein gutes Beispiel für solche wertvollen Verbindungen dar. Viele marine Mikroorganismen, besonders solche, die auf den Abbau von Erdöl spezialisiert sind, produzieren Biotenside, sind jedoch bislang kaum als Produktionsstämme zur Anwendung gekommen. Dazu zählt das in der Nordsee entdeckte Bakterium Alcanivorax borkumensis. Das Projekt GlycoX vereint das Know-how von drei Forschungsgruppen, um die Biosynthese von Biotensiden durch A. borkumensis für die Biotechnologie nutzbar zu machen. Das Projekt zielt darauf ab, (1) Fermentationsstrategien für die Herstellung von Glykolipiden durch A. borkumensis zu entwickeln, (2) deren bislang unbekannten Biosyntheseweg aufzuklären, (3) durch Transfer der entsprechenden Gene die rekombinante Produktion in dem Bakterium Pseudomonas putida zu ermöglichen und die Herstellung maßgeschneiderter Tenside zu erlauben, und (4) die physikochemischen und biologischen Eigenschaften der neuen Glykolipide zu ermitteln. Ein besonderer Schwerpunkt des Projekts liegt auf Anwendungen der Biotenside mit Auswirkungen auf die Umwelt, wie die Entfernung von Öl- und Polymerverschmutzungen sowie die Verwendung in Agrochemikalien. GlycoX entwickelt Strategien zur Produktion neuartiger Glykolipide sowie zur molekularbiologischen Programmierung von Bakterien, die z.B. für die Beseitigung von Ölverschmutzungen eingesetzt werden können.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen (IMBIO) durchgeführt. Die Weltmeere sind von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt, die als Anpassung an bestimmte Lebensräume die Fähigkeit zur Produktion bestimmter Naturstoffe auf Basis von erneuerbaren Substraten entwickelt haben. Diese Naturstoffe können als Ersatz für synthetische Verbindungen aus fossilen Rohstoffen von großem Interesse für die Biotechnologie und Bioökonomie sein. Biotenside stellen ein gutes Beispiel für solche wertvollen Verbindungen dar. Viele marine Mikroorganismen, besonders solche, die auf den Abbau von Erdöl spezialisiert sind, produzieren Biotenside, sind jedoch bislang kaum als Produktionsstämme zur Anwendung gekommen. Dazu zählt das in der Nordsee entdeckte Bakterium Alcanivorax borkumensis. Das Projekt GlycoX vereint das Know-how von drei Forschungsgruppen, um die Biosynthese von Biotensiden durch A. borkumensis für die Biotechnologie nutzbar zu machen. Das Projekt zielt darauf ab, (1) Fermentationsstrategien für die Herstellung von Glykolipiden durch A. borkumensis zu entwickeln, (2) deren bislang unbekannten Biosyntheseweg aufzuklären, (3) durch Transfer der entsprechenden Gene die rekombinante Produktion in dem Bakterium Pseudomonas putida zu ermöglichen und die Herstellung maßgeschneiderter Tenside zu erlauben, und (4) die physikochemischen und biologischen Eigenschaften der neuen Glykolipide zu ermitteln. Ein besonderer Schwerpunkt des Projekts liegt auf Anwendungen der Biotenside mit Auswirkungen auf die Umwelt, wie die Entfernung von Öl- und Polymerverschmutzungen sowie die Verwendung in Agrochemikalien. GlycoX entwickelt Strategien zur Produktion neuartiger Glykolipide sowie zur molekularbiologischen Programmierung von Bakterien, die z.B. für die Beseitigung von Ölverschmutzungen eingesetzt werden können.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Biologie, Forschungszentrum Jülich, Institut für Molekulare Enzymtechnologie im Forschungszentrum Jülich durchgeführt. Die Weltmeere sind von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt, die als Anpassung an bestimmte Lebensräume die Fähigkeit zur Produktion bestimmter Naturstoffe auf Basis von erneuerbaren Substraten entwickelt haben. Diese Naturstoffe können als Ersatz für synthetische Verbindungen aus fossilen Rohstoffen von großem Interesse für die Biotechnologie und Bioökonomie sein. Biotenside stellen ein gutes Beispiel für solche wertvollen Verbindungen dar. Viele marine Mikroorganismen, besonders solche, die auf den Abbau von Erdöl spezialisiert sind, produzieren Biotenside, sind jedoch bislang kaum als Produktionsstämme zur Anwendung gekommen. Dazu zählt das in der Nordsee entdeckte Bakterium Alcanivorax borkumensis. Das Projekt GlycoX vereint das Know-how von drei Forschungsgruppen, um die Biosynthese von Biotensiden durch A. borkumensis für die Biotechnologie nutzbar zu machen. Das Projekt zielt darauf ab, (1) Fermentationsstrategien für die Herstellung von Glykolipiden durch A. borkumensis zu entwickeln, (2) deren bislang unbekannten Biosyntheseweg aufzuklären, (3) durch Transfer der entsprechenden Gene die rekombinante Produktion in dem Bakterium Pseudomonas putida zu ermöglichen und die Herstellung maßgeschneiderter Tenside zu erlauben, und (4) die physikochemischen und biologischen Eigenschaften der neuen Glykolipide zu ermitteln. Ein besonderer Schwerpunkt des Projekts liegt auf Anwendungen der Biotenside mit Auswirkungen auf die Umwelt, wie die Entfernung von Öl- und Polymerverschmutzungen sowie die Verwendung in Agrochemikalien. GlycoX entwickelt Strategien zur Produktion neuartiger Glykolipide sowie zur molekularbiologischen Programmierung von Bakterien, die z.B. für die Beseitigung von Ölverschmutzungen eingesetzt werden können.

Teilprojekt Linde KCA Dresden

Das Projekt "Teilprojekt Linde KCA Dresden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde KCA Dresden GmbH durchgeführt. 1.) Bereits im Labormaßstab: begleitende Beratung der Partner hinsichtlich technischer Umsetzbarkeit und Skalierbarkeit der innovativen Prozesse zur Herstellung von Enzymen 2.) Konzeptionierung einer integrierten Multifunktionsanlage zur Abbildung, Weiterentwicklung und Skalierung der unter 1. entwickelten Prozesse 3) Aufbau, Inbetriebnahme und Optimierung der unter 2. konzeptionierten Anlage 4) Auf Basis der Versuchsergebnisse aus der Multifunktionsanlage: Scale-up-Betrachtung auf den Produktionsmaßstab AP 2.1 bis 2.4: Begleitung Entwicklung Fermentation/Downstream / AP 3.1: Konzeptionierung und Planung Multifunktionsanlage / AP3.2 bis 3.4: Aufbau, Inbetriebnahme und Optimierung der Multifunktionsanlage / AP 3.5 Scale-up Betrachtungen auf Produktionsmaßstab

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen GmbH, School of Engineering and Science durchgeführt. Valorisation of side-streams of the Citrus industry using the genetic diversity of monokarya from the basidiomycete Pleurotus sapidus. The genetic diversity of the basidiospores of Pleurotus sapidus (MKs) obtained from two dikaryotic strains of P. sapidus (Dk421 and Dk3174) will be exploited. Mks with high growth rate on milled Citrus peel, pulp and seed of orange, tangerine, lemon will be selected and grown as solid state and submerged fermentation (SF). Metabolites will be extracted and evaluated for biological activities. Samples before and after the fungal transformation taken from SSF and SF cultures will be analysed. Rapid product analyses using TLC and established coupled HPLC-DAD-ELSD will focus on the most promising strains. Specific targets are flavonoids with an increased number of hydroxyl groups on the B-ring, -- or -- unsaturated carbonyls, and terpenoids from the oxo-functionalisation of limonene, citronellal and farnesene isomers. High resolution and multi-dimensional GC-MS and multireaction monitoring (varying MS collision energies) will be used. Extracts from various strain/culture combinations (SSF or SF) will be lyophilized and milled. One fraction of each sample will be tested for its biopesticide action, and another one for its quality as feed supplement. Five and 150 L fermenters will be operated to scale-up the results. SSF will be carried out in a rotary drum solid-substrate fermentation system. The project is comprised of seven major work packages: 1. Generation and selection of the monokaryons (CITER) 2. Growth of the monokaryons (CITER) 3. Selection of the optimal culture conditions to obtain bioactive compounds using the selected Mk form step 2. (CITER, LUH, JLU, JUB) 4. Analytical evaluation of the biotransformation/conversion products (LUH, JLU) 5. Automated screening of Mks by chiral GC-GC (JLU) 6. Bioactivity test of crude extracts obtained from SSF and SF (IMBIV, IIB) 7. Bioprocess design and scale-up (JLU, JUB)

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch- Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Chemie - Lehrstuhl für Organische Chemie , Zelluläre Chemie durchgeführt. Das Projekt BigPharm hat zum Ziel, neue biokatalytische Synthesewege für die nachhaltige und skalierbare Produktion von Mentha-2,8-diene-1-ol (MOH) und Olivetolsäure (OA) zu entwickeln. MOH und OA sind essentielle chemische Bausteine zur Produktion von Dronabinol und werden aktuell ineffizient und in nicht nachhaltigen chemischen Prozessen erzeugt, die zudem große Mengen an Abfallprodukten freisetzten. Zur biotechnologischen Produktion von MOH sollen neue Enzyme identifiziert bzw. aus bekannten Strukturdaten generiert werden. Zudem soll Limonen, das als Nebenprodukt der Zitrusfrucht-Produktion anfällt, als Substrat zur Produktion von MOH dienen. Grundlage der Enzymisolation sind hierfür Organismen, die in der Lage sind MOH zu produzieren bzw. abbauen. Die Identifizierung der Enzyme soll in einem funktionellen Ansatz und in Kombination mit neuen systembiologischen Techniken erfolgen. In einem alternativen Ansatz sollen die Identifizierten Enzyme sowohl in vitro als auch rekombinant in vivo (Ganzzellbiokatalyse) evaluiert und optimiert werden. Ziel ist eine effiziente Umsetzung von Limonen zu MOH zu ermöglichen. Das Hauptaugenmerk bei der Produktion von OA ist die Produktion aus natürlichen OA produzierenden Mikroorganismen. Die Flechte Cetrelia sanguinea enthält beachtliche Mengen an OA, dass direkt aus dem Mikroalgen- oder Pilz-Symbionten gewonnen werden soll. Allerdings ist zur mikrobiellen Produktion eine Trennung beider Symbionten und deren getrennten Kultivierung notwendig. Die Aufreinigung von OA soll direkt aus der isolierten Biomasse erfolgen. Alternativ sollen die Enzyme der OA-Biosynthese, in Analogie zur bekannten Stoffwechselwegen von Cannabis sativa identifiziert und rekombinant etabliert werden. In diesem Fall soll die Rekombinante OA Produktion in metabolisch optimierter S. cerevisae erfolgen. Es ist geplant die biotechnologische Produktion von MOH und OA zu skalieren und als alternative Produktionsstrategie zu etablieren.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von InterMed Discovery GmbH durchgeführt.

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