Kleine Moleküle mit großer Wirkung

Erkennen mikrobieller Wirte als wichtige Mitarbeiter

Die Natur hat eine Vielzahl von Mikroorganismen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften und Fähigkeiten hervorgebracht, die sie für verschiedene biotechnologische Anwendungen geeignet machen. Schlüsselkriterien für eine effiziente Produktion kleiner Moleküle sind die genetische Zugänglichkeit der verwendeten Mikroben, ihre Robustheit und Toleranz gegenüber bioaktiven Verbindungen sowie ihre metabolische Eignung für die Zielbiosynthese. In IBG-1 konzentrieren wir uns auf den Einsatz des robusten und etablierten Aminosäureproduzenten Corynebacterium, der besonders produkttoleranten Pseudomonas-Gruppe und der photosynthetischen Rhodobacter-Arten als Produktionswirte.

Engineering von mikrobiellen Zellfabriken

Um so unterschiedliche Verbindungen wie organische Säuren, Aromaten, Terpene, Alkaloide und Glykolipide zu gewinnen, müssen wir mikrobielle Stoffwechselprofile für die jeweiligen Produktionszwecke entwickeln. Dazu gehört die heterologe Expression von Stoffwechselmodulen, um die Fähigkeit zur Naturstoffsynthese zu verleihen, aber auch das Wirtszell-Engineering für eine optimierte Substratnutzung, eine verbesserte Versorgung mit Vorstufen, einen verringerten Produktabbau und eine erhöhte Produktsekretion. Um den Herausforderungen des Multiplex-Engineering und der Expression größerer Gencluster gerecht zu werden, nutzen und entwickeln wir die neuesten Klonierungs- und Expressions-Toolkits.

Fortschreitende Synthese

Insbesondere für Verbindungen mit pharmakologischen Aktivitäten ist die Bereitstellung struktureller Vielfalt zur Abstimmung der biologischen Aktivitäten wünschenswert. Die Expression verschiedener produktspezifischer Enzyme kann dies nach dem Plug-and-Play-Prinzip erreichen - z. B. für Aromaten und Terpene. Neben der chemischen Totalsynthese entwickeln wir außerdem semi- und mutasynthesebasierte Produktionsrouten. Die letztgenannte Strategie ermöglicht es uns, P. putida mit nicht natürlichen Monopyrrol-Vorstufen zu füttern, die mit einem Teil einer Tripyrrol-Biosynthese ausgestattet sind, um neuartige Wirkstoffe mit verbesserter Bioaktivität zu erhalten.