Das Projekt "KMU-innovativ-3: Organellen als Modulsysteme für die zellfreie Biosynthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phytowelt GreenTechnologies GmbH durchgeführt. Ziel ist Organellen als neuartige austauschbare Module für zellfreie Biosynthesen für bekannte und neue Stoffwechselwege und Enzyme zu entwickeln. Neu ist u.a., die Vorteile pflanzlicher Syntheseleistung, insbesondere spezifischen Reaktionsbedingungen durch Kompartimentierung, zu nutzen. Die Ergebnisse sollen zur Etablierung innovativer, kostengünstiger und Petrochemie-unabhängiger Synthesesysteme für Feinchemikalien und pharmazeutische Substanzen führen. In AP1 erfolgt die Optimierung der Isolierung aktiver Organellen sowie erste Charakterisierung. In AP2 erfolgt die tiefere Charakterisierung der Organellen. Dabei wird durch Proteomic- und Genomic-Analysen von verschiedenen Organellenklassen die ideale Basis für künftige Anwendungen gewonnen. Mittels Proteomanalyse (2D Gelelektrophorese, Maldi-tof) und Assays (Photometer-Plattenreader, HPLC-abgesichert) erfolgen erste Charakterisierungen der Enzymausstattung, um weitere Parameter und Angriffspunkte zur Optimierung zu erhalten. Erster Ansatzpunkt sind die kommerziell interessanten (Mono)Terpene, Tannine und Carotenoide, deren Enzyme auch bei AP3 für Analysen der geeigneten Importverfahren zum Einbringen fremder Proteine/Enzyme verwendet werden. AP4 stellt die Versorgung mit Material und die Aufrechterhaltung des Systems sicher.
Das Projekt "Basistechnologien Einzelprojekt: Synthetische Organellen ('Metabolosomen') zur Optimierung von biotechnologischen Produktionsprozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. Es soll eine völlig neuartige Möglichkeit der Kompartimentierung von metabolischen Stoffwechselwegen etabliert werden, nämlich die Bildung von Lipidmembran-umhüllten synthetischen Organellen ('Metabolosomen'), in die selektiv ausschließlich die zur Synthese des gewünschten Produktes benötigten Enzyme und Cofaktoren eingeschleust werden. Dieses Konzept bietet völlig neuartige Optimierungsmöglichkeiten für die biotechnologische Produktion einer Vielzahl von wertvollen Grund- und Feinchemikalien. Für den Austausch über die Metabolosomen-Membran werden selektiv Transportproteine eingebaut, die nur die benötigten Substrate, Produkte und Cofaktoren durchlassen. Damit ist eine genaue Kontrolle über den Metabolittransport möglich, Intermediate können die Metabolosomen nicht verlassen und die Enzyme sind vor Proteasen geschützt. Damit würde eine Art Minimalzellen in einer Mutterzelle als universeller, individuell regelbarer Produktionsorganismus geschaffen. Das Projekt beinhaltet zwei Arbeitspakete - (A) Etablierung der Metabolosomen und (B) Charakterisierung der Metabolosomenfunktion. AP A soll von einem/r Doktorand/in und AP B zusätzlich von einem/r Postdoc bearbeitet werden. In AP A sollen die Metabolosomen mit funktionellen Enzymen und Transportern beladen werden. In AP B sollen sie biochemisch und zellbiologisch charakterisiert werden.