Identifizierung neuer industriell relevanter Extremozyme aus den Vulkangebieten Costa Ricas

Die biotechnologische Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen hat eine zunehmende wirtschaftliche Bedeutung im Rahmen der notwendigen Umstellung von einer von fossilen Rohstoffen abhängigen Industrie hin zu einer nachhaltigen, bio-basierten Ökonomie (Bioökonomie). Treibende Kraft dieses Paradigmen-Wechsels ist die industrielle, "weiße" Biotechnologie. Hierbei bietet der Einsatz von Enzymen aus extremophilen Mikroorganismen (Extremozymen) viele Vorteile hinsichtlich der Etablierung und Implementierung neuer, biokatalytischer Prozesse, beispielsweise im Rahmen ganzheitlicher Bioraffinerie-Konzepte. Extremozyme aus thermophilen und hyperthermophilen Mikroorganismen sind deutlich thermoaktiver und stabiler als entsprechende Enzyme aus mesophilen Organismen und somit besonders für den Einsatz in biotechnologischen Prozessen geeignet. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Identifizierung von neuen lipolytischen und proteolytischen Extremozymen aus Umweltproben, die der unmittelbaren Umgebung von Vulkanen in Costa Rica entstammen. Hierbei stehen neben der direkten Isolierung der metagenomischen DNA aus den Proben auch gezielte mikrobiologische Anreicherungsversuche auf protein- und ölhaltigen Substraten im Fokus der geplanten Arbeiten. Die sogenannten "omics"-Technologien erlauben eine umfassende Untersuchung der Original- und Anreicherungsproben. In diesem Projekt ist unter anderem eine neuartige Kombination von Metagenomics- und Metatranscriptomics-Analysen für die anschließende, effiziente Durchmusterung nach neuen Lipase- und Protease-kodierenden Genen aus (hyper)thermophilen Mikroorganismen vorgesehen. Interessante Kandidaten werden anschließend kloniert und exprimiert; die entsprechenden Extremozyme sollen produziert und im Hinblick auf industrielle Anwendungen, z.B. für den Umsatz Biomasse-basierter Restströme, charakterisiert werden. Abschließend ist eine weitere Optimierung der robusten Biokatalysatoren mittels Protein Engineering vorgesehen.