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Prof Dr Julia Vorholt vom Institut für Mikrobiologie an der ETH Zürich sucht mit ihrem Team nach Möglichkeiten wie sich der Einsatz fossiler Brennstoffe in der chemischen Industrie verringern ließe „Weltweit verbraucht sie [die chemische Industrie] 500 Millionen Tonnen pro Jahr also mehr als eine Million Tonnen pro Tag Da die chemischen Umwandlungen sehr ener gieaufwändig sind ist der CO 2 Fußabdruck der chemischen Industrie sogar noch sechs bis zehn Mal größer Er beläuft sich auf etwa fünf Prozent des gesamten weltweiten Ausstoßes“ sagt Julia Vorholt Im Zentrum ihrer Forschung stehen me thylotrophe Bakterien die einfache Kohlenstoff verbindungen mit einem Kohlenstoffatom wie Methanol für ihr Wachstum und als Energiequelle nutzen können „Es gibt natürliche Methylotrophe aber sie industriell zu nutzen bleibt trotz großem Forschungsaufwand schwierig“ sagt Postdokto rand Michael Reiter Vorholts Forschungsgruppe arbeitet stattdes sen mit dem in der Biotechnologie typischen Mo dellbakterium Escherichia Coli Das Team um Vor holt verfolgt schon seit mehreren Jahren die Idee das Bakterium mit der Fähigkeit auszustatten Methanol biochemisch zu verwerten Nach ersten Simulationen mit Computermodellen entfernten sie gezielt zwei Gene und schleusten dafür drei zusätzliche Gene ein Sie züchteten die Bakterien mehr als ein Jahr unter speziellen Bedingungen im Labor weiter bis es gelang dass die Mikroben alle Zellbestandteile aus Methanol herstellen konnten Im Laufe von rund 1 000 weiteren Generationen wurden diese synthetischen Methylotrophen im mer effizienter so dass sie sich schließlich alle vier Stunden verdoppelten wenn sie ausschließlich mit Methanol gefüttert wurden „Die verbesserte Wachstumsrate macht die Bakterien wirtschaft lich interessant“ sagt Vorholt Wie das Team um Vorholt in einer aktuellen Publikation darlegt sind mehrere zufällig ent standene Mutationen für die erhöhte Effizienz der MethanolVerwertung verantwortlich Die meis ten dieser Mutationen führten auch zum Funk tionsverlust verschiedener Gene Dadurch wür den überflüssige Kreisläufe vermieden – und die Stoffwechselflüsse in den Zellen optimiert so die Forschenden Um das Potenzial der synthetischen Methylotrophen für die biotechnologische Pro duktion industriell relevanter Massenchemikalien auszuloten haben Vorholt und ihr Team die Bakte rien mit zusätzlichen Genen für vier verschiedene Biosynthesewege „ausgerüstet“ In ihrer Studie zeigen sie dass die Bakterien in allen Fällen die gewünschten Verbindungen herstellten So könnten die Mikroben eine Art Produktionsplatt form sein in die man sozusagen nach dem „Plug andPlay“Prinzip Biosynthesemodule einbauen kann die die Bakterien dazu veranlassen Metha nol in eine bestimmte Substanz umzuwandeln Allerdings müssen die Forschenden die Ausbeute und die Produktivität noch erheblich steigern da mit eine wirtschaftlich tragfähige Verwendung der Bakterien möglich werden kann Publikation Reiter M A Bradley T Büchel L Aet al Asynthetic methylotrophic Escherichia coli as a chassis for bioproduction from methanol Nature Catalysis 2024 https doi org 10 1038 s41929-024-01137-0 Quelle ETH Zürich Bakterien für grüne Chemie Chemie 21 www labo de 5 2024 Mikro-Schlauchverbinder und Verschraubungen • Viele Ausführungen und Verbindungsmöglichkeiten Luer-Lock-Adapter Schlauchtüllen Schlauchverschraubungen Tri-Clamp-Verbinder Kapillar-Verbinder Steckverbinder • Gefertigt aus hochwertigen Werkstoffen Fluorkunststoffe Edelstähle Polyolefine Polyamide u v m • Chemikalienresistent temperaturbeständig und sterilisierbar Mit Zulassungen nach FDA und USP Class VI www rctonline de Englerstraße 18 D-69126 Heidelberg Tel 0 62 21 31 25-0 Fax 0 62 21 31 25-10 rct@rctonline de Reichelt Chemietechnik GmbH + Co Mikro-Schlauchverbinder für die Analytik und Labortechnik