Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. Konstruktion von Hefen zur C5-Zuckervergärung zur Produktion von Bioethanol und Malat/Fumarat Zur Produktion von Lignozellulose-Ethanol sollen rekombinante Pentose-vergärende Hefen für den industriellen Einsatz konstruiert werden. Hierfür soll das bestehende Know-how auf so genannte Industriehefestämme übertragen werden, welche sich durch eine deutlich höhere Robustheit, Stabilität und Produktivität gegenüber Laborstämmen auszeichnen. Die neuen Hefestämme sollen unter industriellen Bedingungen getestet und durch evolutive Strategien an diese weiter angepasst werden. Neben der Produktion von Bioethanol soll die Produktion von Malat und Fumarat als aus Biomasse herstellbare Funktionsbausteine ('Building Blocks') für chemische Synthesen entwickelt werden. Dazu sollen rekombinante Hefestämme hergestellt werden, die anstelle von Ethanol diese beiden Dicarbonsäuren produzieren. Dazu werden die Hefen mittel der Methoden des Metabolic und Evolutionary Engineerings genetisch modifiziert. Die Produktion von Malat bzw. Fumarat soll mit der Verwertung von Pentosezuckern und der Fermentation von lignocellulosischen Hydrolysaten kombiniert werden.
Das Projekt "C. glutamicum als Plattform-Organismus für neue und effiziente Produktionsverfahren (BioProChemBB) - Teilvorhaben 2: Konstruktion, Charakterisierung und Optimierung von C. glutamicum-Stämmen zur Produktion von Aspartat und abgeleiteten Biomonomeren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Lehrstuhl für Genetik der Prokaryoten durchgeführt. Das Vorhaben zielt darauf ab, den für die industrielle Produktion von Aminosäuren wichtigen Organismus Corynebacterium glutamicum durch eine Kombination von stöchiometrische Modellierung, metabolic engineering, Transkriptom- und Proteomanalysen in iterativen Optimierungsverfahren für die Gewinnung von Grundchemikalien und Synthesebausteinen für die Weiße Biotechnologie zu nutzen. Dabei stehen die Produkte Succinat, Fumarat, Malat und Aspartat im Projektfokus. In diesem Teilprojekt wird bei der Stammentwicklung die Umsetzung von Aspartat zu Lysin unterbrochen und die Bereitstellung der Kohlenstoffvorläufer verbessert. Eine direkte Umsetzung von Fumarat zu Aspartat wird durch heterologe Expression eines Aspartasegens eröffnet. Die Herstellung der Asparatderivate Homoserin und 2-Amino-1,4-Butandiol wird durch Eröffnung reduktiver Aminierungswege ermöglicht. Bei der Charakterisierung der Stämme der ersten Generation werden vor allem Transkriptomanalysen mit DNA-Chips eingesetzt. In Kombination mit Proteom- Metabolom- und Kohlenstoffflussanalysen und der Beurteilung der Produktaufarbeitungsoptionen werden Strategien zur Stammverbesserung identifiziert und beim Metabolic Engineering der Stämme der zweiten Generation umgesetzt. Die Entwicklung einer Aspartatproduktion mit C. glutamicum ist erfolgversprechend. Die erzielten Ergebnisse werden auf nationalen und internationalen Tagungen präsentiert und in referierten internationalen Fachzeitschriften publiziert. Für neuartige und schutzrechtsfähige Ergebnisse im Rahmen der Stamm- und Prozessentwicklung für die Produkte sollen entsprechende Patentanmeldungen erfolgen.