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Biotechnologiesektor profitiert von neuartigen Pilzenzymen

Trockenes Pflanzenmaterial bzw. Biomasse oder Lignozellulose ist die größte Ressource, die unsere Erde zur Herstellung von Biokraftstoffen zu bieten hat. Die von Pilzen zur Zersetzung von Lignozellulosen verwendeten Enzyme können außerdem als kostengünstige und umweltfreundliche industrielle Biokatalysatoren agieren.
Biotechnologiesektor profitiert von neuartigen Pilzenzymen
Das EU-finanzierte Projekt "Fungi in white biotechnology: Expression of novel lignocellulose degrading enzymes" (FUNBIO) wurde ins Leben gerufen, um neues Wissen über die Lignozellulose abbauenden Enzyme zu gewinnen. Die Forscher produzierten und beschrieben neue Pilzenzyme zum Lignozelluloseabbau und entwickelten rekombinante Proteinexpressionsverfahren für Pilzenzyme (Basidomyceten).

Man verwendete verschiedene Arten ligninabbauender Weißfäulepilze als Modellorganismen. In der biologischen Zellstoffgewinnung (Biopulping) wählte man Physisporinus rivulosis, eine höchst selektive, Nadelhölzer zersetzende Pilzspecies, zur Umwandlung von Holzhackschnitzeln in Papier aus.

Die Forscher klonten und beschrieben zwei hitzeverträgliche Enzyme, sogenannte Laccasen. Das erste Enzym, Lac1, verfügte über die Fähigkeit zur thermischen Aktivierung der Oxidation phenolischer Substrate, was zuvor nur bei wenigen Laccasen beobachtet wurde. Die strukturellen Modelle Lac1 und Lac2 zeigten unterschiedliche Aminosäurezusammensetzungen, was möglicherweise die verschiedenen katalytischen Eigenschaften der Enzyme erklärt. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Erzeugung von Lignin-Peroxidase, Mangan-Peroxidase und Laccase zunahm, wenn Holz als Kohlenstoffquelle für P. Radiate eingesetzt wurde.

Der als Zuchtchampignon bekannte zweisporige Egerling (Agaricus bisporus) ist der häufigste handelsübliche essbare Pilz. Dieser Pilz ist aufgrund seiner Fähigkeit, in humusreichen Laubresten zu wachsen und zu gedeihen, ideal für den Anbau auf landwirtschaftlichen Lignozelluloseabfällen und in Bodenstreu geeignet. Die FUNBIO-Forscher sequenzierten das Genom von A. Bisporus und setzten Computermodelle zur Untersuchung der am Ligninabbau beteiligten Enzyme ein. Die von diesem Pilz angewendeten Häm-Thiolat-Peroxidaseenzyme unterschieden sich von den bei holzzersetzenden Pilzen, was seine Fähigkeit zum Abbau von Lignin und ähnlichen Metaboliten in Bodenstreu erklärt.

Die Projektpartner untersuchten außerdem den Nährstoffbedarf im Zusammenhang mit der Enzymproduktion und dem Myzelwachstum bei sechs genetisch isolierten Wildpilzarten der Gattung Agaricus. Aus Kompostkulturen von A. Bisporus ermittelte Transkriptomdaten wiesen die Bedeutung von sowohl Manganperoxidasen als auch mehrfach kupferhaltigen Oxidasen während des Wachstums auf Lignozellulosen nach.

Die Arbeit von FUNBIO wird die Entwicklung der industriellen Biotechnologie in Europa fördern und somit signifikante sozioökonomische Auswirkungen haben. Auch im Bereich Aus- und Weiterbildung sowie Schulungen für die Biotechnologen der Zukunft kam man voran. Das internationale Profil der Forschungsgruppe wurde geschärft.

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Scientific Research
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