Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Chemie, Werner Siemens-Lehrstuhl für Synthetische Biotechnologie (WSSB) durchgeführt. Marine Naturstoffe finden vermehrt Anwendung in der kosmetischen und Pharmazeutischen Industrie. Ziel des Projektes 'OMCBP' ist es einen nachhaltigen und skalierbaren biotechnologischen Prozess für die Produktion eines entzündungshemmenden, marinen Naturstoffes zu entwickeln, der bisher aus Korallen gewonnen wird. Die chemische Totalsynthese stellt aufgrund der stereochemischen und strukturellen Komplexität der Substanz keine ökonomisch vertretbare Herangehensweise dar. Das FG IBK nutzt proteomische Ansätze um die biosynthetischen Elemente der Koralle in einem rekombinanten Produktionsstamm zu übertragen. Nach Charakterisierung dieser Biosyntheseelemente werden diese genomisch in einen mikrobiellen Produktionsstamm übertragen. Die Expressionsstärken der einzelnen Enzyme werden mittels verschiedener Promotoren angeglichen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Optimierung der Fermentationsbedingungen zur Produktion des marinen Naturstoffes unter Verwendung der vom FG enzymatisch aus Stroh gewonnen Zuckermonomere.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, Nachwuchsgruppe Mikrobielle Biotechnologie durchgeführt. Das Vorhaben behandelt die Isolierung von Enzymen der Naturstoff-Synthese aus einer australischer Wüstenpflanze. Deren Reaktionsprodukte können als Alternative zu Korallen-basierten Naturstoffen als pharmazeutische Inhaltsstoffe eingesetzt werden. Dazu identifiziert die Arbeitsgruppe potentielle Gene aus der Pflanze und stellt die zugehörigen Enzyme in einem bakteriellen Wirt her. Die so hergestellten Biokatalysatoren werden so im Reagenzglas charakterisiert. Über die Integration des Biosyntheseweges in ein mikrobielles Produktionssystem wird darauf hin die nachhaltige Herstellung der Naturstoffe ermöglicht. Zusammen mit Prof. Russell Kerr erstellt die Arbeitsgruppe ein Metabolomprofil der Pflanze, um die Pflanzengewebe mit den höchsten Naturstoffkonzentrationen zu ermitteln. Geplant ist eine Transkriptomanalyse zur Identifizierung potentieller Terpen-Synthasen, wobei mehrere Gewebe wie Blätter und Stengel untersucht werden. Über molekularbiologische Methoden werden die Gene in voller Länge kloniert. Die RUB stellt die neuen Enzyme in Bakterien her und optimiert die lösliche Expression.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik, Institutsteil Straubing, Bio-, Elektro- und Chemokatalyse durchgeführt. Innerhalb des Projektes OMCBP wird die Fraunhofer Projektgruppe BioCat neue Elisabethatriene spezifische P45o Monooxygenasen zur Verfügung stellen. Dazu werden in enger Zusammenarbeit mit den anderen Partnern aus Elisabethatriene synthetisierenden Pflanzen, über deren cDNA, die dort vorhandenen Elisabethatriene modifizierenden P45o Enzyme analysiert und geeignete Kandidaten-Enzyme in bakteriellen Systemen exprimiert. Gleichzeitig werden bereits bei der Projektgruppe vorhanden P45o Bibliotheken nach Enzymen mit einer entsprechenden Aktivität durchmustert. Die besten Kandidaten aus den beiden Ansätzen werden dann als Ausgangspunkt für ein Enzym Engineering genutzt um verschiedene Positionen des Elisabethatriene Grundgerüstes gezielt hydroxylieren zu können.