Das Projekt "Teilprojekt C (Vita 34)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vita 34 AG durchgeführt. Optimierung der biotechnologischen Produktion ausgewählter Pflanzen und deren Inhaltsstoffe; Testung verschiedener Nährmedien zur Optimierung der in vitro Kultivierungsbedingungen (Zusammensetzung des Nährmediums, Phytohormonzusätze); Etablierung von Standardprotokollen; Überführung in Bioreaktorversuche (Airlift, TIS-Kultur); Experimente zur Wirkstoffsteigerung in den Pflanzen (verschiedene Elicitoren, verschiedene Applikationszeitpunkte); Übertragung in den industriellen Scale up Durchführung verschiedener Untersuchungen basierend auf der bei Vita 34/BioPlanta etablierten Bioreaktortechnologie; Batch-, Airlift, TIS-Kultur, Applikation von Elicitoren zur Steigerung der sekundären Inhaltsstoffe.
Das Projekt "Mikrobielle Anpassung an den Abbau natuerlicher und synthetischer Organohalogene: Wirkungen auf die Adaptierung des Oekosystems und natuerliche Bioheilung belasteter Standorte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Biochemie durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist es zu untersuchen, wie aerobe Mikroorganismen sich an dem Abbau halogenierter aliphatischer Verbindungen, die als Kontaminationen im Boden vorkommen, adaptieren. Es sollen Methoden entwickelt werden, die Populationen von Mikroorganismen, die natuerlicherweise im Boden vorkommen und halogenierte Schadstoffe abbauen, stimulieren. Der Zusammenhang zwischen biologischer Halogenierung und Dehalogenierung soll untersucht werden. Ergebnisse: Eine neue Klasse halogenierender Enzyme wurde entdeckt. Diese Halogenasen sind regioselektiv und substratspezifisch.
Das Projekt "Nutzung neuartiger, regioselektiver Halogenasen für Biotransformationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Die Bereitstellung halogenierter Verbindungen für chemische Prozesse sowohl als End- als auch als Zwischenprodukte spielt eine bedeutende Rolle. Im Rahmen der Synthese der halogenierten Verbindungen besteht ein zunehmendes Interesse, diese mit Hilfe halogenierender Enzyme durchzuführen. Von großer Bedeutung für solche Verfahren sind dabei die Halogenasen, da sie in Biotransformationen eine selektive und spezifische Halogenierung eines Substrats ermöglichen und somit eine günstige Perspektive für Prozesse der Weißen Biotechnologie bieten. Denkbar ist in diesem Sinne beispielsweise die Substitution klassischer toxischer Halogenierungsagentien wie Thionylhalogeniden oder Sulfurylhalogeniden in der chemischen Darstellung halogenierter Intermediate durch diese Enzyme. Des Weiteren besteht ein besonderes Interesse an solchen Prozessen von Seiten der pharmazeutischen Industrie, da halogenierte Naturstoffe oftmals eine höhere Aktivität als die nicht halogenierten besitzen und von der chemischen Synthesechemie in der Bereitstellung reaktiver Zwischenprodukte. Hintergrund des Projektes war es, ein proof-of-concept für die enzymatische Synthese des in Position 5 und 6 halogenierten Tryptophans darzustellen. Die rekombinant exprimierten Tryptophan-5- und Tryptophan-6-Halogenasen wurden zunächst in hoher Reinheit mittels Metallionen-Affinitätschromatographie gewonnen. Aufgrund der FADH2-Abhängigkeit der Halogenasen musste zusätzlich für die Durchführung der Halogenierungsreaktion eine Flavinreduktase (FLR) bereitgestellt werden, welche unter NADH-Verbrauch FAD zum FADH2 reduzierte. Die FLR konnte erfolgreich aus einem rekombinanten E. coli-Organismus isoliert und in einer für die Halogenierungsreaktion ausreichenden Qualität zur Verfügung gestellt werden. Für eine wirtschaftliche Gestaltung des halogenierenden Schritts ist es unerlässlich die notwendigen Enzyme in immobilisierter Form für den Prozess einzusetzen, damit diese recycliert werden können und um deren Standzeit zu erhöhen. Hierzu wurden zunächst die Standzeiten sowie die Kinetik der nativen Enzyme untersucht bzw. optimiert und auf immobilisierte Systeme (Trp-5-Halogenase) übertragen, wobei eine deutliche Verbesserung der Standzeit resultierte. Des Weiteren konnte erfolgreich ein Co-Substrat-Recycling etabliert werden, welches für eine nachhaltige Gestaltung des Halogenierungsprozesses zwingende Voraussetzung ist. Bezüglich des Aufbaus eines kontinuierlichen Halogenierungsprozesses, mit welchem eine höhere Raum-Zeit-Ausbeute als im Batch-Prozess generiert werden sollte, konnten im Rahmen des Projekts erste Voruntersuchungen durchgeführt werden.
Das Projekt "Isolierung und Charakterisierung halogenierender Enzyme und der entsprechenden Gene aus Bakterien fuer den Einsatz als umweltschonende Halogenierungs-Agentien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Biochemie durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Verminderung von halogenierten Schadstoffen durch den Einsatz von Enzymen fuer spezifischere Halogenierungsreaktionen als Alternative zur chemischen Halogenierung mit freiem Halogen. Die Entwicklung naturnaher Syntheseverfahren ist ein wichtiger Beitrag zur Entlastung der Umwelt von unerwuenschten Nebenprodukten der Chemieproduktion.