Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

Verbundvorhaben: Optimierung der Herstellung mikrobieller Rhamnolipide auf Basis nachwachsender Rohstoffe; Teilvorhaben 1: Konstruktion verbesserter Produktionsstämme auf Basis systembiologischer Erkenntnisse

Anschrift
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Biologie - Forschungszentrum Jülich - Institut für Molekulare Enzymtechnologie im Forschungszentrum Jülich
52428 Jülich
Wilhelm-Johnen-Str.
Kontakt
Prof. Dr. Karl-Erich Jaeger
Tel: +492461613716
E-Mail: k.-e.jaeger@fz-juelich.de
FKZ
22004008
Anfang
01.06.2008
Ende
31.07.2011
Aufgabenbeschreibung
Das Anwendungspotential von Rhamnolipiden soll detailliert untersucht und deren Herstellung optimiert werden. Durch systembiologische Untersuchungen sollen Grundlagen für rationale Stammoptimierungsstrategien geschaffen werden. Anhand dieser sollen mittels gentechnischer Methoden "massgeschneiderte" leistungsfähige Produktions-Stämme konstruiert werden, die sich durch eine Verbesserung der Prozessperformance auszeichnen. Der bereits bestehende Produktionsprozess beim Partner Karlsruhe wird mittels Proteomanalysen in Verbindung mit Metabolomanalysen in Kooperation mit Partner Braunschweig möglichst umfassend analysiert. Hierzu führt der Partner Düsseldorf Expressionsstudien mit RT-PCR und Microarray-Analysen durch. Die erhobenen Daten dienen der Konstruktion von Modellen,auf deren Grundlage dann durch Pathway-Engineering" leistungsfähigere Produktionsstämme mit gentechnischen Methoden erzeugt werden. Die Resultate werden patentiert und durch die beteiligten Hochschulen zur Verwertung und Lizensierung angeboten.
Ergebnisdarstellung
Das Verbundvorhaben wurde unter Koordination des Karlsruher Instituts für Technologie, Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik mit den beiden Forschungspartnern Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Molekulare Enzymtechnologie und der TU Braunschweig, Institut für Biochemie und Biotechnologie durchgeführt. Im Teilvorhaben 1 der HHU Düsseldorf wurde durch heterologe Expression der rhl-Gene (Rhamnosyltransferase) die Produktion von Rhamnolipiden in dem nicht-pathogenen Stamm Pseudomonas putida KT2440 erzielt und bereits optimiert. Die Produktion in einem nicht-pathogenen Organismus ist vor allem für eine Anwendung von Rhamnolipiden in der Kosmetik und Lebensmittelindustrie von entscheidendem Vorteil. Auf diese Weise kann vor allem die komplexe Regulation umgangen werden. Die heterologe Expression in einem Stamm, der selbst keine Rhamnolipide produziert, ermöglichte zudem, grundlegende Erkenntnisse der enzymatischen Rhamnolipid-Synthese zu vertiefen. Es wurde der Einfluss von Rhamnolipiden auf das mikrobielle Wachstum aufgeklärt. Ab einer Konzentration von 125 g/L verhindern Rhamnolipide das Wachstum der Gram-negativen Organismen P. aeruginosa, P. putida und E.coli. Weiterhin wurde der Mechanismus der Rhamnolipide-Synthesen aufgeklärt. Rhamnolipide mit einer Fettsäurekette entstehen erst nach der Synthese von Rhamnolipiden mit zwei Fettsäuren durch Abspaltung einer Fettsäurekette. Die Umklonierung der Rhamnolipid-Synthesegene in den Vektor pVLT31 führte zu einer dreifach höheren Rhamnolipid-Ausbeute.

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