Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Enzymatische Herstellung neuartiger Esteröle für Kosmetika auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Teilvorhaben 2: Auffinden neuartiger Enzyme durch Screening und molekulare Evolution.

Anschrift
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Biologie - Forschungszentrum Jülich - Institut für Molekulare Enzymtechnologie im Forschungszentrum Jülich
Wilhelm-Johnen-Str.
52428 Jülich
Kontakt
Prof. Dr. Karl-Erich Jaeger
Tel: +492461613716
E-Mail: k.-e.jaeger@fz-juelich.de
FKZ
22004404
Anfang
01.11.2004
Ende
31.10.2007
Ergebnisdarstellung
Ziel des Teilprojektes war die Etablierung eines Expressions- und Screeningsystems für Lipasen und dessen Anwendung zur Identifizierung thermostabiler Enzyme für Syntheseprozesse. Als Ausgangspunkt und Modellenzym sollte die Lipase B aus C. antarctica (CALB) dienen. In ersten Schritten wurde ein geeignetes Expressionssystem im prokaryotischen Wirt E. coli und ein Verfahren, mit dem die Proteinvarianten im wasserfreien System auf Aktivität hin untersucht werden können, entwickelt. Das heterolog exprimierte Wildtypenzym wurde zunächst in den Modellreaktion (Synthese von Octyllaurat bzw. Ethylenglykoldicaprylat) bezüglich seiner Thermostabilität charakterisiert. Vergleichend wurde das bisher in den Prozessen eingesetzte Immobilisat (Novozym 435) betrachtet. Überraschend wurde gefunden, dass die unter Prozessbedingungen auftretenden Enzymdesaktivierungen nicht auf mangelnde intrinsische Stabilität sondern auf das Zusammenspiel verschiedener, für das jeweilige Reaktionssystem individuell unterschiedliche Parameter zurückzuführen sind (Enzymdesorption bei tensidischen Produkten, Wechselwirkung mit bestimmten Rohstoffen, etc.). Verbesserungen in der Langzeitstabilität sind daher in erster Linie nicht durch Optimierung des Enzyms sondern der Enzympräparationen und der Prozessbedingungen zu erwarten. Aufbauend auf diesen Ergebnissen konnten im Folgenden verbesserte Präparationstechniken für das Enzym entwickelt und bei Bedarf Variantenbibliotheken auf Enzyme mit verbesserten Eigenschaften hin durchmustert werden. Schließlich konnten wertvolle Ergebnisse zur Enzymdesaktivierung unter bestimmten, für das Projekt interessanten Reaktionsbedingungen, gewonnen werden. Daraus konnten Anforderungen definiert werden, mit der die Haltbarkeit der erhaltenen Enzymimmobilisate unabhängig von der intrinsischen Enzymstabilität verbessert werden kann.
Aufgabenbeschreibung
Ziel des geplanten Vorhabens ist die Optimierung von lipolytischen Enzymen für den Einsatz zur biotechnologischen Produktion von Esterölen. Hierbei steht die Entwicklung von thermostabilen Esterasen bzw. Lipasen mit hohen spezifischen Aktivitäten sowie Prozessstabilitäten bei Temperaturen zwischen 90 und 100°C im Vordergrund. Bei der Durchführung soll zunächst auf vorhandene Enzyme zurückgegriffen werden, die durch gerichtete Evolution an die Prozessbedingungen angepasst werden sollen. Darüber hinaus ist die Identifizierung neuer Enzyme aus dem Metagenom geplant. Die im Rahmen des Projektvorhabens entwickelten Enzyme sollen bei der Firma Goldschmidt AG in die Technologieplattform zur Herstellung hochwertiger Esteröle, ausgehend von nachwachsenden Rohstoffen wie Fettsäuren und Fettalkoholen oder Polyolen, überführt werden.

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