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Ausschreibender Bereich: IBG-1 - Biotechnologie
Kennziffer: D098/2018, Biotechnologie, Bioingenieurwesen, Chemie, Biochemie

Doktorand/In: Bioprozessentwicklung mit katalytisch aktiven inclusion bodies (CatIB) – Neue Werkzeuge für zellfreie Systeme

Mit Hilfe von lebenden Zellen können in mikrobiellen Kultivierungsprozessen eine Vielzahl von Wertstoffen auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Neben der Herstellung von Fein- und Bulk-Chemikalien (z.B. 1,3-Propan-Diol, L-Lysin, L-Glutamat, Ethanol, Succinat etc.) spielt die Produktion von homolog oder heterolog exprimierten Proteinen eine wichtige Position in der industriellen Biotechnologie. Daneben werden isolierte oder immobilisierte Enzyme, Zelllysate oder ruhende Zellen für Stoffumwandlungen mit einem oder in Kombination mit mehreren Reaktionsschritten angewendet.

Mit der Entdeckung von katalytisch aktiven inclusion bodies, sog. CatIB´s, ist eine weitere vielversprechende Variante für die Umwandlung nachwachsender Ausgangsmaterialien entdeckt worden [1]. In einer Anwendungsstudie konnte das Potential für die Gewinnung von 1,5-Diaminopentan (Cadaverin), einem Diamin das als bio-basiertes Monomer für Polyamide in großem Maßstab eingesetzt werden kann, gezeigt werden [2]. Das Substrat Lysin wurde dabei durch einen mikrobiellen Produktionsstamm von Corynebacterium glutamicum erhalten und durch CatIBs der Lysin-Decarboxylase aus Escherichia coli effizient in das Produkt umgesetzt. Auf der Basis dieser ersten proof-of-concept Studie, bei der die mikrobielle Produktion eines Intermediats mit weiteren alternativen Schritten der Stoffumwandlung gekoppelt wird, soll die Thematik dieser hybriden Bioprozesse für die effiziente und ökonomische Stoffumwandlung nachwachsender Rohstoffe weiter ausgebaut werden.

Neben der Entwicklung und Optimierung des Prozesses zur Cadaverinbildung in einen relevanten anwendungsorientierten Maßstab sollen weitere Produkte mittels hybrider Bioprozesse in den Fokus genommen werden. Dabei steht neben der Bearbeitung grundlegender wissenschaftlicher Fragestellungen auch die Entwicklung und Optimierung der Bioprozesse im Labormaßstab im Fokus. Für ausgewählte Produkte oder Prozesse soll auch das ökonomische Potential gegenüber den etablierten Herstellungsverfahren abgeschätzt werden.

Für diese Forschungsaktivität suchen wir zum nächstmöglichen Termin eine/n Doktoranden/in für eine dreijährige Promotionsarbeit. Die Forschungsarbeit verbindet dabei molekulare Aspekte der heterologen Proteinexpression mit mikrobieller Bioprozessentwicklung und neuen Werkzeugen der Stoffumwandlung. Für die bioprozesstechnischen Arbeiten stehen parallele Bioreaktorsysteme im 2 L Maßstab und automatisierte Kultivierungsplattformen für die Bioprozesscharakterisierung/-optimierung mit höherem Durchsatz zu Verfügung [3]. Für molekularbiologische Arbeiten steht eine ausreichende Ausstattung im Institut zu Verfügung. Für detaillierte Analysen kann Technologie für Metabolomics, Proteomics und Transkriptomics eingesetzt werden.

Das Projekt ist sehr interdisziplinär und ist auf die Zusammenarbeit von Ingenieuren, (Bio-)Chemikern, Molekularbiologen und der Bioinformatik angewiesen. Die Finanzierung des 3-jährigen Projekts mit einer Vergütung nach 50% TVÖD E13 mit Zulage ist gegeben. Die Stelle kann ab sofort besetzt werden.

Literatur:

[1] Krauss U, Jäger VD, Diener M, Pohl M, Jaeger KE. Catalytically-active inclusion bodies-Carrier-free protein immobilizates for application in biotechnology and biomedicine. Journal of Biotechnology (2017) 258:136-147. doi:10.1016/j.jbiotec.2017.04.033

[2] Kloss R, Limberg MH, Mackfeld U, Hahn D, Grünberger A, Jäger VD, Krauss U, Oldiges M, Pohl M. Catalytically active inclusion bodies of L-lysine decarboxylase from E. coli for 1,5-diaminopentane production. Scientific Reports (2018) 8(1):5856. doi:10.1038/s41598-018-24070-2.

[3] Video link to automated cultivation technology, www.mibiolab.de

Anforderungen:
Hochschulstudium in Biotechnologie, Bioingenieurwesen, Chemie, Biochemie oder vergleichbarer Disziplin mit einer Abschlussnote von mindestens 2,0; großes Interesse an mikrobieller Kultivierungstechnik, Bioprozessentwicklung und Stammkonstruktion, sowie die Fähigkeit in einem interdisziplinären Team zu arbeiten.

Ansprechpartner :

Prof. Marco Oldiges
Tel.: 02461/613951
e-mail: m.oldiges@fz-juelich.de

Forschungszentrum Jülich GmbH
Institut für Bio- und Geowissenschaften
IBG-1: Biotechnologie
Leo-Brandt-Str.
52425 Jülich

Internet-Adresse:
http://www.fz-juelich.de/ibg/ibg-1/EN/Research/SystemsBiotechnology/bioproc/bioproc_node.html

Zusatzinformationen

Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen in diesem Bereich beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.