Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Das Ziel des geplanten Projekts besteht in der Entwicklung von Methanol-basierten biotechnologischen Produktionsprozessen für viele verschiedene chirale Substanzen, z.B. Enantiomere von 2-Methylsuccinat, 2-Hydroxy-3-Methylsuccinat, 2-Hydroxymethylbutanoat, 2-Hydroxy-2-Methylsuccinat und 3-Hydroxybutyrat. Primär werden Metabolic Engineering-Methoden eingesetzt, um den Kohlenstoff-Fluss in einem Primärstoffwechsel-Zyklus des methylotrophen Organismus M. extorquens hin zu den Produkten zu leiten. Verschiedene Enzymaktivitäten (Thioesterase, Lyase, CoA-Transferase und Oxidoreduktase) mit bestimmten Spezifitäten werden identifiziert, z.B. durch Sequenzvergleiche und anschließende biochemische Charakterisierung. Alternativ werden rationales Protein-Engineering sowie Screening-Ansätze verwendet, um die nötigen Katalysatoren zu erhalten. Je nach Produkt müssen eines oder mehrere der entsprechenden Gene in M. extorquens eingebracht werden. Außerdem muss die Expression einiger endogener Gene in induzierbarer oder reprimierbarer Weise kontrolliert und zudem die Aktivitäten verschiedener Enzyme aufeinander abgestimmt werden. Ein metabolisches Netzwerkmodell wird entwickelt, mithilfe dessen Angriffspunkte für Kohlenstoff-Fluss-Veränderungen identifiziert werden. Ferner werden damit ausgeglichene metabolische Netzwerke, die die Syntheseodule enthalten, modelliert und optimiert. Die rationalen Stammentwicklungs-Ansätze, die das Ausschalten von Produktimport-Proteinen einschließt, werden durch Screenings oder Selektions-Verfahren zur weiteren Optimierung der Produktionsstämme ergänzt. Um zu effizienten Produktionsverfahren zu kommen, werden sowohl der Fermentationsprozess als auch die Aufarbeitungs- und evtl. Derivatisierungs-Prozeduren im Labormaßstab aufgebaut und optimiert. Zur Demonstration des Potential und der Wettbewerbsfähigkeit dieses realistischen Bioökonomie-Beispiels wird die Marktsituation der Produkte untersucht und deren Verwendung für Synthesen getestet.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Chiracon GmbH durchgeführt. Das Ziel des geplanten Projekts besteht in der Entwicklung von Methanol-basierten biotechnologischen Produktionsprozessen für viele verschiedene chirale Substanzen, z.B. Enantiomere von 2-Methylsuccinat, 2-Hydroxy-3-Methylsuccinat, 2-Hydroxymethylbutanoat, 2-Hydroxy-2-Methylsuccinat und 3-Hydroxybutyrat. Primär werden Metabolic Engineering-Methoden eingesetzt, um den Kohlenstoff-Fluss in einem Primärstoffwechsel-Zyklus des methylotrophen Organismus Methylobacterium extorquens hin zu den Produkten zu leiten. Verschiedene Enzymaktivitäten (Thioesterase, Lyase, CoA-Transferase und Oxidoreduktase) mit bestimmten Spezifitäten werden identifiziert, z.B. durch Sequenzvergleiche und anschließende biochemische Charakterisierung. Alternativ werden rationales Protein-Engineering sowie Screening-Ansätze verwendet, um die nötigen Katalysatoren zu erhalten. Je nach Produkt müssen eines oder mehrere der entsprechenden Gene in M. extorquens eingebracht werden. Außerdem muss die Expression einiger endogener Gene in induzierbarer oder reprimierbarer Weise kontrolliert und zudem die Aktivitäten verschiedener Enzyme aufeinander abgestimmt werden. Dafür, und um Angriffspunkte für Kohlenstoff-Fluss-Veränderungen identifizieren sowie ausgeglichene metabolische Netzwerke mit den synthetischen Modulen modellieren und optimieren zu können, wird ein metabolisches Modell entwickelt. Die rationalen Stammentwicklungs-Ansätze, die auch das Ausschalten von Produktimport-Proteinen einschließt, werden durch Screenings oder Selektions-Verfahren zur weiteren Optimierung der Produktionsstämme ergänzt. Um zu effizienten Produktionsverfahren zu kommen, werden sowohl der Fermentationsprozess wie auch die Aufarbeitungs- und evtl. Derivatisierungs-Prozeduren im Labormaßstab aufgebaut und optimiert. Um das Potential und die Wettbewerbsfähigkeit dieses realistischen Bioökonomie-Beispiels zu demonstrieren, wird die Marktsituation der Produkte untersucht und deren Verwendung für Synthesen getestet.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Insilico Biotechnology AG durchgeführt. Das Ziel des Projekts besteht in der Entwicklung von Methanol-basierten biotechnologischen Produktionsprozessen für viele verschiedene chirale Substanzen, z.B. Enantiomere von 2-Methylsuccinat, 2-Hydroxy-3-Methylsuccinat, 2-Hydroxymethylbutanoat, 2-Hydroxy-2-Methylsuccinat und 3-Hydroxybutyrat. Primär werden Metabolic Engineering-Methoden eingesetzt, um den Kohlenstoff-Fluss in einem Primärstoffwechsel-Zyklus des methylotrophen Organismus Methylobacterium extorquens hin zu den Produkten zu leiten. Verschiedene Enzymaktivitäten (Thioesterase, Lyase, CoA-Transferase und Oxidoreduktase) mit bestimmten Spezifitäten werden identifiziert, z.B. durch Sequenzvergleiche und anschließende biochemische Charakterisierung. Alternativ werden rationales Protein-Engineering sowie Screening-Ansätze verwendet, um die nötigen Katalysatoren zu erhalten. Je nach Produkt müssen eines oder mehrere der entsprechenden Gene in M. extorquens eingebracht werden. Außerdem muss die Expression einiger endogener Gene in induzierbarer oder reprimierbarer Weise kontrolliert und zudem die Aktivitäten verschiedener Enzyme aufeinander abgestimmt werden. Ein metabolisches Netzwerkmodell wird entwickelt, mithilfe dessen Angriffspunkte für Kohlenstoff-Fluss-Veränderungen identifiziert werden. Ferner werden damit ausgeglichene metabolische Netzwerke, die die Synthesemodule enthalten, modelliert und optimiert. Die rationalen Stammentwicklungs-Ansätze, die das Ausschalten von Produktimport-Proteinen einschließt, werden durch Screenings oder Selektions-Verfahren zur weiteren Optimierung der Produktionsstämme ergänzt. Um zu effizienten Produktionsverfahren zu kommen, werden sowohl der Fermentationsprozess als auch die Aufarbeitungs- und evtl. Derivatisierungs-Prozeduren im Labormaßstab aufgebaut und optimiert. Zur Demonstration des Potential und der Wettbewerbsfähigkeit dieses realistischen Bioökonomie-Beispiels wird die Marktsituation der Produkte untersucht und deren Verwendung für Synthesen getestet.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Fachbereich 13 Biologie, Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Das Ziel des geplanten Projekts besteht in der Entwicklung von Methanol-basierten biotechnologischen Produktionsprozessen für viele verschiedene chirale Substanzen, z.B. Enantiomere von 2-Methylsuccinat, 2-Hydroxy-3-Methylsuccinat, 2-Hydroxymethylbutanoat, 2-Hydroxy-2-Methylsuccinat und 3-Hydroxybutyrat. Primär werden Metabolic Engineering-Methoden eingesetzt, um den Kohlenstoff-Fluss in einem Primärstoffwechsel-Zyklus des methylotrophen Organismus Methylobacterium extorquens hin zu den Produkten zu leiten. Verschiedene Enzymaktivitäten (Thioesterase, Lyase, CoA-Transferase und Oxidoreduktase) mit bestimmten Spezifitäten werden identifiziert, z.B. durch Sequenzvergleiche und anschließende biochemische Charakterisierung. Alternativ werden rationales Protein-Engineering sowie Screening-Ansätze verwendet, um die nötigen Katalysatoren zu erhalten. Je nach Produkt müssen eines oder mehrere der entsprechenden Gene in M.extorquens eingebracht werden. Außerdem muss die Expression einiger endogener Gene in induzierbarer oder reprimierbarer Weise kontrolliert und zudem die Aktivitäten verschiedener Enzyme aufeinander abgestimmt werden. Ein metabolisches Netzwerkmodell wird entwickelt, mithilfe dessen Angriffspunkte für Kohlenstoff-Fluss-Veränderungen identifiziert werden. Ferner werden damit ausgeglichene metabolische Netzwerke, die die Synthesemodule enthalten, modelliert und optimiert. Die rationalen Stammentwicklungs-Ansätze, die das Ausschalten von Produktimport-Proteinen einschließt, werden durch Screenings oder Selektions-Verfahren zur weiteren Optimierung der Produktionsstämme ergänzt. Um zu effizienten Produktionsverfahren zu kommen, werden sowohl der Fermentationsprozess als auch die Aufarbeitungs- und evtl. Derivatisierungs-Prozeduren im Labormaßstab aufgebaut und optimiert. Zur Demonstration des Potential und der Wettbewerbsfähigkeit dieses realistischen Bioökonomie-Beispiels wird die Marktsituation der Produkte untersucht und deren Verwendung für Synthesen getestet.
Das Projekt "ERASySAPP: MetApp - Systembiologie der bakteriellen Methylotrophie für die biotechnologische Produktion ausgehend von Methanol" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Centrum für Biotechnologie durchgeführt. Das MetApp Projekt zielt auf ein neues Konzept der Systembiologie zum Verständnis von Methylotrophie in Bakterien, das Voraussetzung für rationelles Design und effizienten Gebrauch solcher Mikroorganismen als Zellfabriken ist. Methanol ist aufgrund hoher gesellschaftlicher Nachfrage nach nachhaltiger Herstellung von Chemie-, Lebensmittel- und health care-Produkten ein interessanter, nicht als Lebensmittel verwertbarer Rohstoff. Methylotrophe Mikroorganismen können Methanol für ihr Wachstum und zur Wertstoffproduktion nutzen. Im Rahmen dieses multidisziplinären Projekts werden experimentelle Daten und systembiologische Modelle in einem iterativen Prozess miteinander vereint, um den Wesenszug der Methylotrohie als Einheit zu verstehen. In einem differentiellen Ansatz werden zwei unterschiedliche, fakultativ methylotrophe Modellorganismen Methylobacterium extorquens und Bacillus methanolicus untersucht. Es sollen 6 Arbeitspakte bearbeitet werden, die neben technischen Aufgaben auch Dissemination und Management beinhalten. Es werden Genom-basierte metabolische Modelle konstruiert und Omics- sowie Kohlenstoff-Fluss-Datensätze erhoben. In Mutagenesen werden essentielle Methylotrophie-Gene definiert und es wird der orthologe Transfer von Methylotrophie-Modulen zwischen den beiden Modellorganismen getestet. Schließlich wird die Anwendung für die Wertstoffproduktion aus Methanol angestrebt.