Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von InterMed Discovery GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Risikobewertung fuer das Freisetzen von Streptomycetes in der Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Bodenmechanik und Grundbau durchgeführt.
Das Projekt "Mikrobieller Abbau von Keratin aus Huehnerfedern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Biotechnologie II - Biotransformation und -Sensorik durchgeführt. Huehnerfedern sind ein sehr proteinreiches Abfallprodukt, das in grossen Mengen bei der Gefluegelzucht anfaellt. Sie bestehen fast vollstaendig aus Keratin, einem Strukturprotein, das aufgrund seines kompakten, durch Disulfidbruecken stabilisierten Aufbaus sehr widerstandsfaehig gegenueber mechanischen und chemischen Einfluessen ist. Keratin wird derzeit mit physikalisch-chemischen Methoden aufgeschlossen und dann als Futtermittelzusatz verwendet. Allerdings ist die Aufarbeitung mit der Zerstoerung wichtiger Aminosaeuren und der Bildung unerwuenschter Nebenprodukte verbunden. Eine schonende Alternative hierzu koennte ein fermentativer oder enzymatischer Keratinaufschluss darstellen. Bisher konnten jedoch keine Mikroorganismen bzw. Enzyme gefunden werden, die in einem biotechnologischen Prozess eingesetzt werden koennen. Im Rahmen dieses Projekts wurden bisher verschiedene mesophile Bakterien, insbesondere Streptomyceten isoliert, die unter aeroben Bedingungen innerhalb weniger Tage Federn abbauen. Durch die Optimierung der Anzuchtbedingungen, Charakterisierung der Enzyme und Analyse der Abbauprodukte soll eine moegliche biotechnologische Anwendung fuer die oekonomisch sinnvolle Umwandlung des Keratins untersucht werden. Ein wichtiger Aspekt der Untersuchungen stellt die Frage dar, ob durch hochspezifische Proteasen ein vollstaendiger Umsatz des Keratins erreicht werden kann, oder ob zusaetzlich Enzymsysteme notwendig sind, die durch Reduktion der Disulfidbruecken die Keratinstruktur auflockern und einen proteolytischen Abbau erleichtern.
Das Projekt "Struktur und Instabilitaet von Genomabschnitten in der DNA von Streptomyceten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADW - Zentralinstitut für Mikrobiologie und Experimentelle Therapie durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in der Gewinnung von Erkenntnissen ueber die Struktur von Expressionseinheiten fuer homologe und heterologe Gene und den Mechanismus von Amplifikationen/Deletionen von Genomabschnitten auf Vektor-Plasmiden in Streptomyceten. Es soll ein Plasmid konstruiert werden, das eine amplifizierbare Sequenz und Resistenzdeterminanten enthaelt. Die bevorzugten Orte von Amplifikations- und Deletionsereignissen auf diesem Plasmid werden bestimmt. Ausserdem soll am Beispiel der amplifizierbaren Sequenz auf dem rekombinanten Plasmid die Kinetik der induzierbaren Amplifikations- und der damit wahrscheinlich gekoppelten Deletionsprozesse ermittelt werden. Durch Vergleich von Strukturmodifikationen auf Plasmiden, die durch Amplifikationen/Deletionen bedingt sind, sollen verallgemeinerungsfaehige Schlussfolgerungen ueber deren Mechanismus und Voraussetzungen gezogen werden.
Das Projekt "Farbstoffgrundkoerper aus Mikroorganismen (498)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADW - Zentralinstitut für Mikrobiologie und Experimentelle Therapie durchgeführt. Es soll ein biotechnologisches Verfahren zur Herstellung eines lichtechten und fuer die Faerbung von Polyesterfasern geeigneten Farbstoffs aus der bisher nicht fuer Farbstoffe eingesetzten Verbindungsklasse (mehrfachsubstituierte Tetracenchinone) mit Hilfe des Bodenbakteriums Streptomyces griseus entwickelt werden. Dazu muss die Biosytheseleistung des Bildners fuer den Farbstoffgrundkoerper (Daunorbicinon) von 0,05 auf 1,5 g/l erhoeht und ein geeignetes Aufarbeitungs- und Derivatisierungsregime entwickelt werden, so dass der biotechnologisch gewonnene Farbstoffgrundkoerper auf chemischem Wege in das licht- und waschechte Bisanhydro-Derivat umgewandelt werden kann. Die Produktisolierung soll bei einer chemischen Ausbeute von 75 Prozent und einer Reinheit von 80 Prozent so erfolgen, dass die Aromatisierung des Grundkoerpers ohne zusaetzliche Reinigung moeglich wird.
Das Projekt "Innovative Technologien und Methoden für das Downstream-Processing, Optimierung der Zugänglichkeit mikrobieller Sekundärmetabolite" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AlphaCrom OHG durchgeführt. Wissenschaftliches Ziel ist ein Leitfaden für die Aufarbeitung mikrobieller Sekundärmetabolite, mit dessen Hilfe schnell und zuverlässig wirtschaftlich interessante Prozessalternativen identifiziert, ausgelegt und ökonomisch bewertet werden können. Technische Ziele sind die Optimierung der für Naturstoffe vielversprechenden Flüssig-Flüssig-Verteilungschromatographie und die Entwicklung eines Labormusters für ein kontinuierliches Gerät. Bei InterMed Discovery GmbH und an der TU Dortmund werden am Beispiel von Alkaloiden aus Streptomyceten sowie Terpenoiden aus Pilzen heuristisch, experimentell und simulativ gestützte Gesamtprozess-Synthesestrategien entwickelt. AlphaCrom wird die Zugänglichkeit der CPC-Technologie verbessern, u.a. durch die Entwicklung eines kontinuierlich arbeitenden Labormusters. Die neuen Methoden und Technologien werden sich auch auf ähnliche Fragestellungen in der weißen Biotechnologie anwenden lassen. Die Verfügbarkeit einer kostengünstigen kontinuierlichen CPC-Anlage mit einfachem Scale-up kann als Durchbruch .in der Biotech-Industrie bezeichnet werden. Dadurch günstiger herstellbare Naturstoffe sollen an größere Unternehmen lizenziert werden
Das Projekt "Optimierung der Zugänglichkeit mikrobieller Sekundärmetabolite" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik durchgeführt. Wissenschaftliches Ziel ist ein Leitfaden für die Aufarbeitung mikrobieller Sekundärmetabolite, mit dessen Hilfe schnell und zuverlässig wirtschaftlich interessante Prozessalternativen identifiziert, ausgelegt und ökonomisch bewertet werden können. Technische Ziele sind die Optimierung der für Naturstoffe vielversprechenden Flüssig-Flüssig-Verteilungschromatographie und die Entwicklung eines Labormusters für ein kontinuierliches Gerät. Bei InterMed Discovery GmbH und an der TU Dortmund werden am Beispiel von Alkaloiden aus Streptomyceten sowie Terpenoiden aus Pilzen heuristisch, experimentell und simulativ gestützte Gesamtprozess-Synthesestrategien entwickelt. AlphaCrom wird die Zugänglichkeit der CPC-Technologie verbessern, u.a. durch die Entwicklung eines kontinuierlich arbeitenden Labormusters. Die neuen Methoden und Technologien werden sich auch auf ähnliche Fragestellungen in der weißen Biotechnologie anwenden lassen. Die Verfügbarkeit einer kostengünstigen kontinuierlichen CPC-Anlage mit einfachem Scale-up kann als Durchbruch .in der Biotech-Industrie bezeichnet werden. Dadurch günstiger herstellbare Naturstoffe sollen an größere Unternehmen lizenziert werden.
Das Projekt "Biosorption von Schwermetallen durch Abfallbiomassen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Merseburg, Fachbereich Verfahrenstechnik, Institut für Biotechnologie durchgeführt. Mit dem Ziel der Entgiftung schwermetallhaltiger Abwaesser bei gleichzeitiger Rueckgewinnung der Metalle sollen biologisch-biochemische und technologische Grundlagenuntersuchungen zur Biosorption von Schwermetallen (insbesondere Kupfer) durch Hefen und Streptomyceten, die als Abfallbiomassen anfallen, durchgefuehrt werden. Zur Prozessueberwachung ist darueberhinaus die Entwicklung eines Schwermetallbiosensors vorgesehen, der automatisiert und kontinuierlich die biologisch wirksame Schwermetallkonzentration in einer Fluessigkeit ermittelt.
Das Projekt "Chitin: Biosynthese, Erkennung und Abbau; Transport Chitin-Oligomeren; Mycel-assoziierte Enzyme und -Proteine; Signalkaskaden; Kaliumkanal KcsA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Osnabrück, Angewandte Genetik für Mikrobiologie durchgeführt. Streptomyceten sind hoch differenzierte, mycelbildende Bakterien, die eine große Artenvielfalt aufweisen, in Erdproben ubiquitär in hoher Anzahl vorkommen, für die Humus- und Kompostbildung essentiell sind, eine wichtige Rolle beim Abbau und der Modifikation von vielen verschiedenen Biopolymeren und Xenobiotika spielen und somit für die Biokonversion eine essentielle Bedeutung haben. Sie synthetisieren ein riesiges Repertoire von chemisch unterschiedlichen Substanzen, die antibakteriell, fungizid oder cytostatisch wirken oder auch wachstumsfördernd für Pflanzen sein können. In der Abteilung 'Angewandte Genetik der Mikroorganismen' wurden neue Enzyme identifiziert, die als Biokatalysatoren (als Ersatz für Chemikalien) für den Abbau der beiden häufigsten Biopolymere-Cellulose und Chitin- wichtig sind und in Folge zur Akkumulation von Cellobiose bzw. Chitobiose führen. Die Bakterien nehmen diese Saccharide als Nahrungsquelle über spezifische ABC- und PTS- Transportsysteme auf, die vertiefend analysiert wurden. Die Charakteristika der entsprechenden Gene, deren Transkription sowie die Funktion von Genen für Regulator-Proteine und für ein neues Zwei-Komponenten-System werden mit Hilfe von zahlreichen Mutanten und Transformanten aufgeschlüsselt. Die Ergebnisse sind für bestimmte Prozesse in der Biotechnologie nutzbar. Mit genetischen, molekulargenetischen, und immunoelektronenmikroskopischen Methoden ließ sich zeigen, dass auf den Hyphen zahlreicher Streptomyceten Proteinkomplexe lokalisiert sind, die die Bindung an hochmolekulare Cellulose vermitteln. Die anschließende Signalkaskade wird untersucht. Weiterhin wurden Proteine identifiziert, die zu einem Netzwerk assemblieren, hochspezifisch an Chitinfasern binden und die Interaktion von Streptomyceten mit Chitinhaltigen Organismen einschließlich verschiedenen Pilzen vermitteln. Zusammen mit den biochemischen und genetischen Untersuchungen zur Chitin- Biosynthese und der Modifikation zu Chitosan werden grundlegende Prinzipien zur Bildung und Assemblierung von Polymerfibrillen aufgeschlüsselt. Diese Studien dienen dem Verständnis der Bildung von Biofilmen, der biologischen Kontrolle von Chitinhaltigen, pathogenen Organismen, dem Auffinden von neuen Inhibitoren und lieferten Einblicke zur Ökologie des Bodens. Weitere Ergebnisse sollen für die Herstellung und Modifikation von Biomaterialien genutzt werden, die in der Medizin und der Nanotechnologie Anwendung finden. In Streptomyceten wurde KcsA als der erste funktionelle, bakterielle Kalium-Ionenkanals entdeckt. Der Kanal besteht aus vier Protein-Untereinheiten und ist inzwischen das wichtigste Modellsystem, um generelle Prinzipien von Ionenkanälen aufzuklären. Die mit genetischen, mikrobiologischen, biochemischen und elektrophysiologischen Methoden durchgeführten Studien dienen dem Verständnis von Funktion, Struktur, Diversität und Evolution von Ionenkanälen bei Pro- und Eukaryoten. usw.
Das Projekt "Kloniersysteme fuer Streptomyceten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich 9 Naturwissenschaften II (Chemie) durchgeführt. Das Vorhaben dient der Entwicklung von Streptomyceten als Expressionsstaemme fuer die Herstellung extrazellulaerer Proteine und der Abschaetzung der biologischen Sicherheitskriterien im Umgang mit solchen Stammkonstruktionen. Dazu werden die Gene extrazellulaerer Proteasen und anderer exkretierter Proteine isoliert, analysiert und so veraendert, dass andere Proteine als die Produkte der Rekombinanten Gene von Zellen ausgeschieden werden. Proteasefreie und vermehrungsbehinderte Produktionsstaemme und -vektoren sollen gesucht und entwickelt werden. Die Kooperation mit deutschen und franzoesischen Partnern soll fortgesetzt werden.
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