Projektbeschreibung
Konstruierte bakterielle Plattformen synthetisieren Glykolat direkt aus RuBisCo
Ribulose-1,5-bisphosphat-carboxylase/-oxygenase (RuBisCo) ist das häufigste Enzym auf der Erde und wird von Bakterien, Algen und terrestrischen Pflanzen verwendet, um atmosphärisches CO2 in organische Verbindungen umzuwandeln. Dieser Prozess ist zwar von kritischer Bedeutung, doch die Kohlenstofffixierung von RuBisCo ist nicht vollkommen effizient, da meist ein Glykolatvorprodukt als Nebenprodukt entsteht. Glykolat ist eine vielseitige Chemikalie, die als Substrat für andere höherwertigere Produkte dienen kann. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird das Projekt ROAD die Ineffizienz von RuBisCo ausnutzen und sie so umwandeln und abändern, dass mittels konstruierter bakterieller Plattformen eine mikrobielle Bioraffinerie für die Glykolatproduktion direkt aus CO2 entsteht.
Ziel
Establishing a bio-based economy requires the development of novel biorefineries, where bacterial cell factories are employed for producing added-value compounds from cheap, renewable substrates. CO2 is the ideal feedstock, being the most abundant and virtually unlimited carbon-source on Earth. Novel, highly promising biorefineries aim to utilize genetically engineered bacteria to convert renewable energies and atmospheric CO2 into fuels and chemicals. The enzyme Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) is the main responsible of CO2 fixation in the biosphere via the Calvin-Benson-Bassham cycle. Despite its wide distribution in the tree of Life, Rubisco is a rather inaccurate enzyme, presenting a tendency to perform an oxygenation side-reaction which results in the formation of 2-phosphoglycolate (2PG). While re-assimilation of 2PG in central metabolism results in net CO2 loss, it can serve as a precursor of glycolate, an attractive, versatile platform chemical. Here, I propose to exploit the sloppiness of Rubisco to implement a novel biorefinery for glycolate production from CO2. Ultimately, I aim to demonstrate feasible microbial synthesis glycolate, where engineered bacterial platforms synthesize this molecule directly from CO2 (as carbon source) and renewable H2 or formate (as energy source). This overarching goal will be pursued through three different, complementary objectives, including: in vivo screening of new, recently described Rubisco isoforms via ad hoc designed 'selection strain'; in vivo directed evolution of the best performing Rubisco isoforms for improving the inherent oxygenation activity; engineering of natural (Cupriavidus necator) and synthetic (Escherichia coli) bacteria autotrophs as cell factories for this process, which will be tested in gas-controlled lab-scale reactors. Eventually, such a novel biorefinery concept will open unprecedented possibilities for the use of CO2 as feedstock for a true biobased economy.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2021-PF-01
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