Bioökonomie International 2014: XYLOGLUCAN - Identifizierung von Enzymen für den Abbau von Xyloglucan in Biomasse und Entwicklung der heterologen Produktion

1. Das Xyloglucan (XG) der Hemicellulose von Pflanzen ist ein häufiges, komplex verzweigtes Polysaccharid und eine wertvolle Zuckerquelle für die Biotechnologie. Sein Abbau setzt die Anwesenheit einer Reihe von verschiedenartigen Enzymen voraus, deren Identität und Aktivität aufgeklärt wird. Durch Klonierung einzelner Enzyme wird in vitro ein rekombinantes kooperatives Enzymsystem für den vollständigen Abbau von XG zusammengesetzt und in einem Bakterienwirt exprimiert und produziert. Durch Entwicklung eines neuen Expressionsvektorsystems werden die Voraussetzungen für eine effiziente rekombinante Expression der enzymatischen Komponenten in einem Bazillus-Produktionswirt erarbeitet und die Produktionsbedingungen optimiert. 2. Aus thermophilen Bakterienwirten mit bekannter Genomsequenz wird durch Screenen auf die Effizienz des XG-Abbaus ein Stamm als Gen-Spender ausgewählt, aus dem potentiell am Abbau beteiligte Gene kloniert werden. Parallel wird ein geeignetes Plasmid ausgewählt, das mit einem selektierbaren Marker, einem regulierbaren Promotor, sowie Kassetten für Hilfsfunktionen für gute Expressionseffizienz ausgestattet wird. Eine Klonbank für Promotoren und Produktions-Hilfsfunktionen wird angelegt. Die Eignung des Plasmids für industrielle Produktionsbedingungen wird mit einem Beispiel-Gen getestet und dann die ausgewählten Xyloglucanase-Gene darin kloniert. Die erhaltenen Plasmide werden in einem bakteriellen Produktionswirt mit gentechnischen Methoden optimiert.