Das Projekt "Membranbioreaktoren fuer den mikrobiellen Abbau von BTX-Aromaten (SFB 188/A4)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Bioprozess- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt.
Das Projekt "Förderschwerpunkt Biotechnologie: ChemBioTec: Umweltschonende Herstellung und Aufreinigung von Biotensiden (Rhamnolipiden) mit dem nicht-pathogenen Bakterium Pseudomonas putida (Phase 2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Pharmazeutische Biotechnologie durchgeführt. Ziel des Gesamtprojektes (Phase 1 und Phase 2) ist die Entwicklung eines nachhaltigen Produktionsverfahrens für Rhamnolipide mit Hilfe eines nicht-pathogenen Bakteriums als Katalysator und umweltschonender Produktaufarbeitung. Dabei zielt das Projekt durch Bündelung der Expertisen beginnend bei der Stammkonstruktion, über die Optimierung von Stämmen und Verfahrenstechniken bis hin zum Scale-Up und der Entwicklung alternativer Produktaufarbeitungstechniken direkt auf einen Transfer von Technologie der akademischen Partner hin zu den Industriepartnern ab. Durch balanzierte Expression der relevanten Biosynthese Gene/ Operons aus P. aeruginosa im nicht-pathogenen Stamm P. putida, der sich durch eine hohe Toleranz gegenüber dem Rhamnolipid als Produkt auszeichnet, soll dessen Produktivität gesteigert werden. Hierzu wurde in Kooperation mit der Firma Evocatal ein neues System zur Konstruktion und nachfolgenden Durchmusterung von Bibliotheken synthetischer Promotoren entwickelt. Dieses innovative Promoter-Trap-System basiert auf den neuartigen evoglow-Reporterproteinen und wurde bereits genutzt, um eine Promotorbank zu erzeugen, die nunmehr in Kooperation getestet wird. Hierzu wurde die Parallelkultivierung rekombinanter P. putida im BioLector-System erfolgreich etabliert und die Technik genutzt, um die Toleranz der Stämme gegenüber hohen Produkttitern und die Kompatibilität des verwendeten Antibiotikums zu bestätigen. Ferner wurde gezeigt, dass die Schaumbildung keine Limitierung für den Einsatz des Systems darstellt. Somit steht bereits jetzt die notwendige Hochdurchsatzmethodik zur Isolierung geeigneter Promotoren zur Verfügung. Durch Analyse des metabolischen Netzwerks konnte in einem ein ersten erfolgreichen Schritt das Potential des Stammes für eine metabolische Optimierung gezeigt werden. Hierbei wurde die die Rhamnolipidproduktion durch Verwendung einer Mutante des um Vorläufermoleküle konkurrierenden Stoffwechselweg zur Synthese von Polyhydroxyalkanoaten (PHAs) um den Faktor 3,5 gesteigert werden. Ferner wurde eine Entkopplung von Zellwachstum und Rhamnolipidproduktion gezeigt, die eine vereinfachte Optimierung der Leistungsfähigkeit des Wirtsmetabolismus und des genetischen Konstrukts zur Rhamnolipidproduktion erlauben wird. In Up-scaling-Versuchen wurde die rekombinante Produktion von Rhamnolipiden erfolgreich im 50 Liter-Maßstab durchgeführt. Es zeigte sich, dass das gezielte Ausschäumen des Produkts eine Anreicherung um ca. den Faktor 100 erbringen kann, was eine interessante Option zur Verbesserung der Reinigung im Sinne der Umweltfreundlichkeit darstellt. Der Test von Adsorbentien verlief ebenso vielversprechend wie erste Versuche zur Reinigung von Monorhamnolipiden. Die Produktion von Rhamnolipiden war ferner unter Verwendung von Glukose in Mineralmedium möglich. (Text gekürzt)
Das Projekt "Verbundprojekt: Sequenzierung und Funktionsanalyse des Pseudomonas putida KT2440 Genoms" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Medizinische Hochschule Hannover, Zentrum Biochemie und Zentrum Kinderheilkunde, Klinische Forschergruppe durchgeführt. Das Genom des Pseudomonas putida Stammes KT2440 soll in Kooperation mit 'The institute fuer Genomic Research' totalsequenziert werden. Die kodierenden Sequenzen sollen durch einen integrativen Ansatz von Sequenzdatenanalyse in silico und genomweiter Funktionsanalyse der habitatspezifischen Genexpression in vivo identifiziert und charakterisiert werden. Pseudomonas putida kann eine grosse Zahl von Substraten verwerten und in einem weiten Bereich von Umweltbedingungen leben. Eine genomweite Sequenz- und Funktionsanalyse wird der Biotechnologie, Oekologie und Landwirtschaft neue Optionen eroeffnen, z.B. um Schadstoffe in umweltbelasteten Boeden abzubauen, neuartige Naturstoffe oder Enzyme fuer die industrielle Produktion zu gewinnen und Pseudomonas putida zur Bekaempfung von Pflanzenkrankheiten einzusetzen.
Das Projekt "Pseudomonas putida als Plattform zur Produktion flüssiger Kohlenwasserstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Die biotechnologische Erzeugung von Kohlenwasserstoffverbindungen als 'Drop-In'-Biokraftstoffe ist eine anspruchsvolle Herausforderung für eine zukünftige sichere Kraftstoffversorgung. Dazu bedarf es der intensiven genetischen Optimierung potentiell nutzbarer Mikroorganismen mit dem Ziel eines effizienten Kohlenstoffflusses in die Zielprodukte unter Wahrung eines ausgeglichenen Energie- und Redoxhaushalts. Das Forschungsprojekt zu diesem Thema hat die Nutzung heimischer Rohstoffe zum Ziel, die durch eine mikrobielle Produktionsplattform vollständig in Kohlenwasserstoffverbindungen wie Alkane und Alkene umgewandelt werden sollen. Dazu wird der industrierelevante Mikroorganismus Pseudomonas putida aufgrund seiner überlegenen Eigenschaften im Umgang mit toxischen Zielsubstanzen durch Metabolic Engineering so angepasst, dass er aus dem nachwachsenden Rohstoff Rapsöl die genannten Kohlenwasserstoffe erzeugen kann.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Toxikologische Bewertung von aktiven Verpackungen mit antimikrobiellen Eigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Im Rahmen des vom Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik der TU Dresden bearbeiteten Teilthemas 'Toxikologische Bewertung von aktiven Verpackungen mit antimikrobiellen Eigenschaften' sollen in enger Verbindung zu den anderen Projektpartnern und auf Grundlage von deren Ergebnissen toxikologische Untersuchungen an Packmitteln mit folgenden Methoden und Zielstellungen durchgeführt werden: 1. Hemmhoftests/2. Wachstumshemm- bzw. Atmungsaktivitätstests an Pseudomonas putida bzw. ausgewählten Testkeimen mit AQUALYTIC(r)- Digitalmanometern/3. Mutagenitätsnachweis mit Salmonella sp. nach AMES/4. bei Bedarf Leuchtbakterientests/5. Ausgewählte Schüttelkulturversuche zur Aufnahme von Kinetiken zum Abbau der zu testenden Substanzen und Bewertung ihrer Toxizität Mit den angestrebten Toxizitätsuntersuchungen soll gewährleistet werden, dass die entsprechend dem Projektziel von den Partnern auszutestenden, mit antimikrobiellen Substanzen präparierten Packmittel für Gesundheit und Umwelt unbedenklich sind.
Das Projekt "Optimierung der Synthese von Monoterpenen und Monoterpensäuren aus Glycerin in produkttoleranten Mikroorganismen zur Gewinnung natürlicher Wirkstoffe für die Agro- und Kosmetikindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Optimierung der mikrobiellen Synthese von Monoterpenen sowie deren Säurederivaten ausgehend von Glycerin zur Gewinnung natürlicher Wirkstoffe für die Agro- und Kosmetikindustrie. Von zentraler Bedeutung ist dabei das Bodenbakterium Pseudomonas putida. Einige P. putida Stämme sind lösemitteltolerant und können hohe Konzentrationen der für andere Mikroorganismen toxischen Monoterpene tolerieren. P. putida eignet sich aufgrund dieser physiologischen Konstitution, seiner guten Kultivierbarkeit bis zur Hochzelldichte und seiner molekularbiologischen Zugänglichkeit als vielversprechender Kandidat für die de novo Synthese von Monoterpenen und deren Säuren. Mit dem geplanten Vorhaben soll das innerhalb der ersten Förderphase etablierte System zur de novo Terpen(säure)produktion basierend auf P. putida mit Hilfe molekularbiologischer und verfahrenstechnischer Methoden deutlich weiter optimiert werden, so dass am Ende des Vorhabens eine erste Abschätzung des wirtschaftlichen Potenzials der neuen Produktionsstrategie möglich ist.
Das Projekt "BioProMo: Biotechnologische Produktion von Monoterpenoiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Monoterpenoide sind auf Grund ihrer Toxizität eine Herausforderung für Produktionsprozesse der industriellen Biotechnologie. Trotz aller Bemühungen sind die Ausbeuten von entsprechenden Forschungsarbeiten, die sich üblicherweise auf die Erhöhung der Produktion anstatt auf die Möglichkeiten des Produktionsorganismus fokussieren, hinter den Erwartungen zurückgeblieben. Das BioProMo Konsortium wird einen industriellen Biotechnologieprozess entwickeln, der die auf fossilen Brennstoffen basierenden Produktionsprozesse zur Herstellung von Monoterpenoiden ersetzen kann. Es wird eine nachhaltige und konkurrenzfähige Plattformtechnologie basierend auf dem gegenüber organischen Lösungsmitteln toleranten Mikroorganismus Pseudomonas putida entwickelt. Dafür werden biotechnologische Methoden wie funktionelle Genomik, metabolische Flussoptimierung, synthetische Biologie und Bioprozessentwicklung kombiniert. Die mikrobielle Produktionsplattform wird 2 neue Produktionswege erzeugen: a) eine Ganzzellbiokatalyse zur selektiven Oxidation eines günstigen Monoterpen-Nebenproduktes aus der Lebensmittelindustrie (kurzfristiges Ziel) und b) ein selbstregulierender de novo Produktionskreislauf ausgehend vom nachwachsenden Rohstoff Glycerol, einem Nebenprodukt der Biodieselindustrie (mittelfristiges Ziel). Wir vereinen das komplementäre Fachwissen und die Expertise europäischer Arbeitsgruppen aus 3 unterschiedlichen Ländern um das Ziel der Etablierung einer mikrobiellen Produktionsplattform für Monoterpenoide zu erreichen. Der Industriepartner von BioProMo wird sich aktiv in jedes Arbeitspaket einbringen und plant den vorgesehenen Bioprozess in die Anwendung zu bringen.
Das Projekt "Untersuchungen zur Auswahl geeigneter Traeger fuer die Immobilisation von Mikroorganismen im Abwasserbereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Im Rahmen der Projektbearbeitung erfolgte die Untersuchung verschiedener Materialien im Hinblick auf ihre Eignung als moegliche Traegermaterialien zur Immobilisation von Mikroorganismen. Nach ersten Voruntersuchungen mit dem Testorganismus Pseudomonas putida konnte bereits eine erste Auswahl von Traegern erfolgen, die besonders gut fuer die Immobilisation geeignet erschienen. Ausgezeichnete Ergebnisse bezueglich des Nitrataufbaus wurden mit Immobilisaten auf ausgewaehlten Traegermaterialien erreicht. Bei den Untersuchungen zeigte sich, dass die Nitratbildungsgeschwindigkeiten nach dem Einsatz in der Klaeranlage groesser waren als bei den Laboruntersuchungen. Als Ursache hierfuer wird die Symbiose mit heterotrophen Organismen angenommen.
Das Projekt "Vergleichende toxikologische Untersuchungen an ausgewaehlten Abwasser- und Flusswasserproben (Photobacterium phosphoreum und Pseudomonas putida)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Österreichische Bundesanstalt für Wassergüte durchgeführt. Eine staendig steigende Zahl von chemischen Verbindungen belastet unsere Umwelt. Die Frage nach der toxischen Wirkung dieser Stoffe ist daher vordringlich. Aufschluss ueber die Schadwirkung geben biologische Testverfahren. Fuer die Einschaetzung der potentiellen Toxizitaet von Wasserinhaltsstoffen, komplexen Abwaessern und schadstoffhaltigem Oberflaechenwasser finden Toxizitaetstests mit Testorganismen aller Organisationsstufen - Fische, hoehere Pflanzen, Algen, Daphnien, Bakterien - Verwendung. Bakterien spielen eine hervorragende Rolle fuer die Selbstreinigung der Gewaesser und fuer die Abbauleistung biologischer Klaeranlagen. Der mikrobielle Abbau darf keinesfalls durch toxische Substanzen gehemmt werden. Unter den bakteriologischen Toxizitaetstests hat der Lichtemissionshemmtest mit Leuchtbakterien zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dieser Test wurde von BULICH (1979) fuer den routinemaessigen Einsatz weiterentwickelt (Microtox System). Inzwischen ist auch von der Firma Lange in der Bundesrepublik Deutschland ein aehnliches System entwickelt worden. Anwendungsbereich: Der Test wird fuer die Pruefung von Abwasser, aber auch Oberflaechengewaessern und Schadstoffen angewandt. Testprinzip: Als Testorganismus dient Photobacterium phosphoreum. Messkriterium ist der schadstoffbedingte Lichtverlust, der mit Hilfe eines Luminometers erfasst wird. Durchfuehrung: Der Test kann jederzeit sehr einfach und schnell gefahren werden. Auswertung und Einschaetzung der toxischen Wirkung: Die schadstoffbedingte prozentuale Hemmung der Leuchtintensitaet der Testansaetze wird rechnerisch ermittelt; als Kenngroesse fuer die toxische Wirkung wird der EC50-Wert herangezogen.
Das Projekt "Isolierung und Identifikation von Cytochrom P450 aus Pseudomonas putida fuer strukturfunktionelle Untersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Mikrobiologie und Abfalltechnologie durchgeführt. Cytochrom P450-abhaengige Monooxygenasen katalysieren den Metabolismus endogener und exogener Substrate. In Abhaengigkeit der Isolierung und Teilreinigung des Enzyms werden strukturfunktionelle Untersuchungen mit Pteridinabkoemmlingen durchgefuehrt. Untersuchungen zur Bedeutung von P450 fuer den Abbau umweltrelevanter Stoffklassen sind geplant. Die Untersuchungen zur Enzymanreicherung erfolgen im Zusammenarbeit mit dem Projektleiter Prof. Dr. G. Reibnegger, Medizinisch-Chemisches Institut der Karl-Franzenz Universitaet Graz. Das Projekt wird vom Fonds der wissenschaftlichen Forschung, Wien gefoerdert.
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