ERA CoBioTech Call 2: SyCoLim – Herstellung von Limonenderivaten durch synthetische mikrobielle Gemeinschaften

Der Übergang zu einer biobasierten Produktion stellt für die biotechnologische Industrie eine der größten Herausforderungen dar. Aufgrund von hohen Produktionskosten erreichen jedoch nur wenige der entwickelten Bioprozesse den Markt. Daher ist die Reduzierung der Kosten von entscheidender Bedeutung. In diesem Antrag beschreiben wir einen innovativen biotechnologischen Prozess, der wertvolle Naturstoffe (Limonen und seine Derivate) aus einem billigen Industrienebenprodukt (Glycerol) gewinnt. Hierfür sollen synthetische mikrobielle Gemeinschaften aus gentechnisch-modifizierten Yarrowia lipolytica und Pseudomonas putida Stämmen genutzt werden. Das Projekt ist als Fallstudie für einen biotechnologischen Prozess, der vom Labor in den Markt überführt wird, designt. In den vergangenen Jahren wurden verschiedene Organismen modifiziert, um Limonen und-derivate mikrobiologisch herzustellen. Limitationen stellen hierbei zu geringe Titer sowie toxische Effekte von Limonen dar. Entsprechend publizierter Daten erweisen sich P.putida und Y. lipolytica Stämme als die besten Organismen, um Limonen und seine Derivate effizient erzeugen. In diesem Projekt wollen wir die Vorteile von synthetischen mikrobiellen Gemeinschaften zur metabolischen Kapazitätssteigerung der Limonenherstellung ausnutzen. Durch die Co-Kultivierung beider Organismen wird eine Arbeitsteilung zwischen den Stämmen erreicht. Während P. putida Glycerol zu Limonen verstoffwechselt, setzt Y. lipolytica die Umsetzung fort und erzeugt aus Limonen seine Derivate. Damit dieses biologische System effizient arbeiten kann, müssen sowohl der Stoffwechsel beider Organismen durch Genmodifizierung aufeinander abgestimmt werden als auch die Zellkulturbedingungen so gestaltet werden, dass die Endprodukte in hohen Konzentrationen erzeugt werden können. Abschließend wollen wir diesen neuen biotechnologischen Laborprozess in Zusammenarbeit mit einem kommerziellen Partner in einen kostengünstigen industriellen Maßstab überführen.