ERA CoBioTech Call 1: MeMBrane - Verbesserung industrieller Bioprozesse durch Modulation biologischer Membranen

Nach wie vor basiert die globale Ökonomie fast ausschließlich auf der nicht-nachhaltigen, energetischen und stofflichen Nutzung fossiler Rohstoffe. In Zeiten des globalen Klimawandels ist daher die Entwicklung nachhaltiger und umweltfreundlicher Produktionsprozesse von größter Bedeutung. Mikrobielle Zellfabriken, die erneuerbare Biomasse im industriellen Maßstab zu Plattformchemikalien und anderen hochpreisigen Produkten umsetzen, nehmen bei diesen Bemühungen eine zentrale Rolle ein. Ein Grund für die heute oft noch geringe Produktbildung ist die Toxizität der gebildeten Chemikalien für die produzierenden Mikroorganismen selber. Neben intrazellulären Komponenten sind insbesondere die Lipidmembranen und die mit diesen assoziierten Proteine gegenüber hohen Konzentrationen verschiedenster Biomoleküle, wie z. B. aromatische Substanzen, besonders empfindlich. Darüber hinaus haben auch sich verändernde Prozessparameter wie osmotischer Stress, pH und Temperatur einen negativen Effekt auf die Integrität biologischer Membranen. Ziel von MeMBrane ist daher die Entwicklung robuster Zellfabriken auf Basis von Saccharomyces cerevisiae, Propionibakterium spec. und Corynebacterium glutamicum. Der Focus bei C. glutamicum liegt hier auf der Entwicklung von Varianten deren Membran robuster gegenüber den toxischen Effekten einer hohen extrazellulären Akkumulation von (pflanzlichen) Polyphenolen oder deren aromatischen Vorstufen (Benzoesäuren) ist. Darüber hinaus soll auch der Export der intrazellulär produzierten Polyphenole durch die (heterologe) Expression von Genen für Exporter aromatischer Moleküle verbessert werden und so der Stress für die Lipidmembran reduziert werden. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse sind generell auf eine Vielzahl anderer Prozesse im Bereich der industriellen Biotechnologie übertragbar und können einen wichtigen Beitrag bei der rationalen Entwicklung zukünftiger Hochleistungsstämme leisten.