Designer-Enzyme statt Palmöl

Um Fettsäuren aus Palmöl und Kokosöl zu ersetzen, haben Forschende der Goethe-Universität Frankfurt das Enzym Fettsäuresynthase so umprogrammiert, dass es maßgeschneiderte Fettsäuren beliebiger Kettenlänge für die Industrie produzieren kann. Die Technologie sei bereits zum Patent angemeldet worden, teilte die Goethe-Universität mit. Nun soll sie mit Industriepartnern vorangetrieben werden. Ziel sei es, den Einsatz von Palmöl und Kokosöl zu reduzieren, da ihre Gewinnung die Rodung des Regenwalds vorantreibt. Ob dies gelinge, hänge jetzt von einer erfolgreichen Skalierung mit Industriepartnern ab.

Zwei Eingriffe führen zum Erfolg

Fettsäuresynthase sei in der Natur eine Art molekulares Fließband, das in allen Lebewesen Fettsäuren aufbaut, berichtet das Team um Professor Martin Grininger von der Goethe-Universität. Das Enzym produziere Palmitinsäure mit 16 Kohlenstoffatomen, die als Baustein für Zellmembranen und Energiespeicher diene. Die Industrie benötige aber kürzere Varianten mit sechs bis 14 Kohlenstoffatomen. Durch zwei gezielte Veränderungen des Enzyms könnten jetzt statt der üblichen 16-Kohlenstoff-Ketten auch kürzere Ketten hergestellt werden. Mit einem Partnerlabor in China sei die veränderte Fettsäuresynthase in Hefestämme eingebracht worden, um industriell begehrte Inhaltsstoffe im Bioreaktor nachhaltig zu produzieren. „Der Vorteil liegt in der sehr präzisen Kontrolle der Kettenlänge“, sagt Grininger. „Wir können nun jede Kettenlänge herstellen und zeigen das am Beispiel einer Fettsäure, die sonst nur aus Palmkernen oder Kokosnuss gewonnen wird.“

Kooperation mit Industriepartnern geplant

Doktorand Damian Ludig habe für das Verfahren das sogenannte Protein-Engineering genutzt, bei dem einzelne Aminosäuren ausgetauscht oder ganze Proteinbereiche verändert werden. „Zwei Änderungen haben dabei zum Ziel geführt“, erklärt Ludig. Die Zusammenarbeit mit Professor Yongjin Zhou vom Dalian-Institut für Chemische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften habe dabei den Durchbruch gebracht. Unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der chinesischen National Natural Science Foundation sei es Zhou und seinem Labor gelungen, Hefestämme zu entwickeln, die Fettsäuren mit zwölf statt 16 Kohlenstoffatomen produzieren. „Unsere Entwicklung hat bislang ohne Industriebeteiligung stattgefunden, aber nun streben wir eine Zusammenarbeit mit einem Industriepartner an, um die Technologie in die Anwendung zu bringen“, sagt Grininger.

Quelle: Goethe-Universität Frankfurt