Die Photosynthese domestizieren

Halbkünstliche Chloroplasten sollen biotechnologisch relevante Produkte herstellen

Ein internationales Forscherteam möchte halbkünstliche Chloroplasten erzeugen, die biotechnologisch interessante Produkte herstellen. Dazu wollen sie den Photosynthese-Prozess von natürlichen Chloroplasten modifizieren.

Die Bochumer Forscherinnen und Forscher kultivieren verschiedene Algenstämme, um ihre Photosyntheseffizienz zu analysieren. (© RUB, Foto: AG Photobiotechnologie)

Die EU fördert das Vorhaben mit 1,2 Mio. Euro für drei Jahre im Rahmen von „ERASynBio", einer Initiative, die die synthetische Biologie in Europa vorantreiben soll. Prof. Dr. Thomas Happe von der AG Photobiotechnologie der Ruhr-Universität Bochum leitet das Projekt „Sun2Chem".

Maßgeschneiderte Photosynthese
In der Photosynthese wandeln Pflanzen Wasser und Kohlendioxid mithilfe von Sonnenlicht in chemische Energie und Biomasse um. Sie nutzen den Prozess, um Biomasse zu erzeugen, also neue Bausteine für die Zelle. Die Photosynthese ist zum Beispiel für die Produktion von Biosprit interessant.

Das RUB-Team möchte den lichtgetriebenen Elektronenfluss während der Photosynthese so umleiten, dass weniger Biomasse und mehr spezifische Produkte wie Wasserstoff oder Alkane entstehen. (© RUB, Grafik: AG Photobiotechnologie)

Nach dem gleichen Prinzip könnte man aber auch Substanzen erzeugen, die als Ausgangspunkt für die Herstellung von Arzneimitteln und anderen Chemikalien, etwa Alkanen, notwendig sind. Die Forscher wollen die halbkünstlichen Chloroplasten so maßschneidern, dass sie bevorzugt Produkte generieren, die biotechnologisch und kommerziell interessant sind. Das RUB-Team um Thomas Happe kooperiert zu diesem Zweck mit Kolleginnen und Kollegen vom französischen Forschungszentrum „CEA Cadarache" und der University of Oxford, UK.

Erbgut der Chloroplasten modifizieren
In natürlichen Chloroplasten nehmen spezielle Proteine, Photosysteme genannt, das Sonnenlicht auf und erzeugen hochenergetische Elektronen. Eine ganze Reihe anderer Proteine transportiert diese Elektronen weiter, bis ihre Energie schließlich in einer Reaktion genutzt wird, in der neue zelluläre Bausteine entstehen. Das „Sun2Chem"-Team möchte das Erbgut der natürlichen Chloroplasten mit Werkzeugen der Synthetischen Biologie ändern.

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Das so entstehende halbkünstliche System würde modifizierte Proteine besitzen: Die Elektronentransportkette würde dadurch nicht nur effizienter. Sie könnte auch in eine neue Reaktion münden, in der keine Zellbausteine entstehen, sondern ein speziell gewünschtes Produkt.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Thomas Happe
AG Photobiotechnologie, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der Ruhr-Universität
44780 Bochum
E-Mail: thomas.happe@rub.de

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