Technische Enzyme Neues Auswahlverfahren beschleunigt die Isolierung maßgeschneiderter Enzyme

Redakteur: M.A. Manja Wühr

Bei der biotechnologischen Produktion von technischen Enzymen kommt es vor allem auf die Bakterien an. Dank eines neuen Auswahlverfahrens – entwickelt an der TU Darmstadt – beschleunigt sich die Isolierung der fleißigen Helfer um den Faktor 1000.

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Darmstadt – In der Weißen Biotechnologie steht die industrielle Produktion von organischen Grund- und Feinchemikalien sowie Wirkstoffen im Mittelpunkt. Dort spielen optimierte Enzyme eine zentrale Rolle. Allerdings stellt die Natur nicht für jeden chemischen Syntheseprozess ein optimales Enzym bereit. Daher ist es häufig notwendig, natürliche Enzyme hinsichtlich Aktivität, Selektivität oder Stabilität zu optimieren. „Um optimierte Enzyme zu erhalten, werden Grundprinzipien der natürlichen Evolution angewandt, nämlich Mutation und Selektion“, erklärt Professor Kolmar, Biochemiker am Fachbereich Chemie der TU Darmstadt.

Leuchtende Enzyme sind gute Enzyme

Um rasch zwischen gewünschten und unerwünschten Bakterien unterscheiden zu können, haben die Darmstädter zusammen mit Kollegen am Forschungszentrum Jülich und am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung einen Fluoreszenzfarbstoff entwickelt. Er haftet nur an Bakterien, die das benötigte Enzym produzieren. In einem zweiten Schritt passieren die Bakterien ein Hochgeschwindigkeitszellsortiergerät. Bakterien werden dort in Wasser aufgenommen und durch eine Düse geschossen. Die einzelnen Wassertröpfchen mit eingeschlossenem Bakterium fliegen dann an einem Hochleistungslaserstrahl vorbei. Befindet sich ein fluoreszierendes Bakterium im Tröpfchen, emittiert dieses Photonen. Solche Bakterien werden elektrostatisch aufgeladen, damit aus ihrer Flugbahn abgelenkt und eingesammelt. Nicht fluoreszierende Bakterien landen im Abfall. „Hunderttausend einzelne Bakterien und damit hunderttausend Enzymkandidaten können in einer Sekunde analysiert werden. An einem Arbeitstag werden daher bis zu 100 Millionen Enzymkandidaten durchmustert. Bisherige Verfahren konnten lediglich mit einigen tausend bis einigen zehntausend Kandidaten arbeiten“, so Kolmar.

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