Kurz & Knapp
  • Ein Forschungsverbund will eine besondere Gruppe von Mikroorganismen, die Archaeen, für die Biotechnologie erschließen.
  • Im Fokus stehen methanbildende Archaeen, die bisher nur in Biogasanlagen zum Einsatz kommen. Künftig sollen sie zu mikrobiellen Produzenten von wichtigen Basischemikalien werden.
  • Im Projekt werden dazu die Methoden der Kultivierung verbessert, passgenaue molekularbiologische Werkzeuge entwickelt und die Mikroben so verändert, dass sie Isoprenoide bilden können.

Neue Arten für die industrielle Produktion

Bakterien zählen zu den Leistungsträgern der Biotechnologie. Nur selten kommen bisher Archaeen als Zellfabriken zum Einsatz. Das will der neue Forschungsverbund namens MethanoPEP ändern. Denn Archaeen könnten zu Produzenten von interessanten Basischemikalien umfunktioniert werden.

Eine Handvoll Bakterienarten und Hefezellen sind die „Arbeitstiere“ der Biotechnologie-Industrie. Archaeen, die die dritte Domäne des zellulären Lebens bilden, kommen industriell bislang vor allem bei der Erzeugung von Biogas zum Einsatz. Dabei schlummert in den genügsamen und hochspezialisierten Mikroorganismen vermutlich ein hohes Potenzial, das sich für die industrielle Produktion erschließen ließe.

Im MethanoPEP-Projekt wollen die Partner in den kommenden drei Jahren dafür die mikrobiologischen und biotechnischen Grundlagen legen. Das Bundesforschungsministerium fördert das Verbundprojekt mit mehr als zwei Millionen Euro im Rahmen der Fördermaßnahme „Mikrobielle Biofabriken für die industrielle Bioökonomie“.

Molekulare Werkzeuge entwickeln

Methanogene nennen Mikrobiologen jene Organismen, die in ihrem Stoffwechsel Methan erzeugen. „Die Tatsache, dass die von uns untersuchten Methanogene nur Wasser, Salze, Kohlenstoffdioxid und eine erneuerbare Elektronenquelle benötigen, verspricht, die Produktion wettbewerbsfähig zu machen, auch wenn die Produkte zunächst nur in geringen Mengen anfallen“, erläutert Projektkoordinator Michael Rother von der TU Dresden. Beteiligt sind zudem die Universitäten Tübingen und Kiel, die Technische Hochschule Mittelhessen sowie die Electrochaea GmbH.

Doch noch fehlen Werkzeuge, um die einzige bisher industriell genutzte Art namens Methanothermobacter in seinen Stoffwechselleistungen so umzufunktionieren, dass er andere begehrte Stoffe als Methan herstellen kann.

Den Stoffwechsel mit Strom ankurbeln

Eines der Hauptziele ist es, molekularbiologische Werkzeuge für die Arbeit mit methanbildenden Archaeen zu entwickeln. So wollen die Forschenden Methanothermobacter in die Lage versetzen, Isoprenoide herzustellen. Isoprenoide sind die größte Klasse von Naturstoffen und finden in allen Lebensbereichen Anwendung, zum Beispiel in Pharmazeutika, Geschmacks-, Duft- und Kunststoffen.

Nicht zuletzt tüfteln die Forscher an neuen Methoden, um die Mikroben zu kultivieren. Einige Methanogene können sogar Elektronen leiten, sie sind elektroaktiv. Das könnte neue Einsatzmöglichkeiten für sogenannte mikrobielle Elektrosynthesen eröffnen: Wird der Mikrobenstoffwechsel mithilfe von Strom angekurbelt, können die Zellfabriken aus Kohlendioxid interessante Chemikalien herstellen.


In Kooperation mit bioökonomie.de