Enzymatisches Verfahren Umweltfreundliche β-Peptide-Produktion dank enzymatischer Verfahren

Zusammen mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft entwickelt die TU Dortmund ein enzymatisches Verfahren zur Herstellung von β-Peptiden.

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L.B. Bohle Maschinen und Verfahren GmbH

Glatt Ingenieurtechnik GmbH

Solvias AG

Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Universität Dortmund

Dortmund – Aufgrund ihrer strukturellen Ähnlichkeit zu den natürlicherweise vorkommenden α-Peptiden bilden β-Peptide interessante Ausgangssubstanzen für die Entwicklung neuer Pharmazeutika. In diesem Forschungsvorhaben entwickeln die Projektpartner ein enzymatisches Verfahren zur Herstellung dieser ungewöhnlichen und nicht in der Natur vorkommenden Peptide. Voraussetzung dafür sind geeignete Enzyme, die als β-Aminopeptidasen bezeichnet werden. Diese eröffnen den Zugang zu einer Vielzahl von Substanzen, die β-Peptidstrukturen enthalten. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer breit einsetzbaren Plattformtechnologie für die Herstellung verschiedener β-Peptide.

Produktion von β-Aminopeptidasen

Zur umweltfreundlichen Herstellung von β-Aminopeptidasen werden die großtechnische Enzymproduktion und darauffolgende Proteinreinigung aufeinander abgestimmt. Verwendet wurden dazu sowohl genetisch veränderte Hefen als auch Bakterienstämme. Wesentlich ist es dabei, die Enzyme während der Produktion bereits aus der Zelle hinaus in das Nährmedium auszuschleusen und damit die nachfolgende Aufreinigung zu erleichtern. Im Rahmen der Arbeiten wurden die Expression der Enzyme mithilfe der biologischen Produktionssysteme verbessert, das Synthesepotenzial der β-Aminopeptidasen untersucht und die Carnosinsynthese optimiert. Die Projekterfolge wurden in einer Patentanmeldung und einer wissenschaftlichen Veröffentlichung dokumentiert.

Ökoeffizienz

Die potenzielle Umweltentlastung durch das biokatalytische Carnosinverfahren wurde mit zwei chemischen Herstellungsprozessen verglichen. So wurden bereits während der Prozessentwicklung diejenigen Schritte erkannt, deren Optimierung die Ökoeffizienz deutlich erhöht. Bei der biokatalytischen Synthese werden vor allem solche Verfahrensschritte optimiert, die den normalerweise hohen Wasserverbrauch verursachen. Auf den Einsatz aggressiver Reagenzien und Lösungsmittel wird dabei vollständig verzichtet.

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