Bioökonomie International 2022: HotPETresolve – Aktivitätsbasiertes Protein-Profiling zur Identifizierung neuer thermostabiler Polyethylenterephthalat (PET) abbauender Enzyme für das Biorecycling

Kunststoffe wie PET sind global-genutzte Werkstoffe. Leider führt deren massive Nutzung zu einer unerwünschten Anhäufung in der Umwelt. So haben sich schätzungsweise bereits 150-200 Millionen Tonnen Kunststoff mit steigender Tendenz auf Deponien oder in der natürlichen Umwelt angesammelt. Deren Verwitterung führt zu kleineren Mikro- und Nanoplastikpartikeln, deren Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier bis heute unklar sind. Zur Adressierung dieses globalen Problems sollen mit dem HotPETresolve Projekt daher neue Organismen und Enzyme identifiziert werden, die einen biologischen Abbau von PET im industriellen Maßstab ermöglichen. Zwar sind bereits PET-abbauende Enzyme bekannt, diesen mangelt es jedoch an Langzeitstabilität bei den erforderlichen Prozesstemperaturen und an einem ausreichenden enzymatischen Umsatz. Daher ist die Auffindung von Enzymen mit verbesserten Eigenschaften eine Voraussetzung für die Erschließung eines PET-Enzymabbaumarkts. In diesem Projekt werden solche PET-abbauenden Stämme und Biokatalysatoren durch Bioprospektion von thermophilen Organismen und somit die Nutzung der natürlichen Vielfalt identifiziert. Ihre Auffindung soll durch einen neuartigen Ansatz erreicht werden, bei dem Umweltproben und Verfahren zur Stammanreicherung mit (Meta-)Genomik und aktivitätsbasiertem Protein-Profiling (ABPP), das auf der Nutzung aktivitätsbasierter Sonden (ABPs) zur spezifischen Identifizierung aktiver Enzyme basiert, kombiniert werden. Dadurch kann eine Identifizierung von Enzymen aus Anreicherungs- und Umweltproben erreicht werden ("environmental ABPP", eABPP). Der vorliegende Antrag vereint somit die Kernexpertisen aller Partner (P1: Extremophile, Archaea, Enzymproduktion und -charakterisierung; P2: (e)ABPP, chemische Synthese; P3: industrielle Enzymentwicklung; P4: Grenzflächenbiokatalyse (PETasen), Prozessentwicklung, computergestützte und technisch-wirtschaftliche Analyse; P5: Stammsammlung, Kultivierung und Anreicherung, Metagenomik).