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Molecular characterization of cold-active enzymes from psychrophilic microorganisms as the basis for novel biotechnology

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Kälteliebende Enzyme von vielfältigem Nutzen

Die Einblicke in die molekularen Grundlagen der Kälteaktivität von Enzymen, die im Rahmen des COLDZYME-Projekts erforscht wurden, haben zur Bereitstellung der grundlegenden und erforderlichen Informationen für deren Nutzung in der neuartigen Biotechnologie geführt.

Gesundheit

Die Enzyme, die sich die heutigen Haushaltswaschmittel und industriellen Anwendungen zu Nutze machen, entfalten ihre Tätigkeit am wirkungsvollsten bei warmen bis heißen Temperaturen. Doch viele biotechnologische Anwendungen erfordern weitaus niedrigere Temperaturen, typischerweise die kalten Wassers. Psychrophile (kälteliebende) Bakterien sind eine potenzielle Quelle solcher kälteaktiven Enzyme und diese Enzyme haben ein enormes kommerzielles Potenzial. Neue aus den Alpen und der Antarktis isolierte Bakterien lieferten die Enzyme für die Forschung im Rahmen von COLDZYME. Dazu gehörten das stärkeverdauende Enzym Alpha-Amylase und die Dehydrogenasen, die bestimmte Substrate oxidieren. Das entscheidende Gen wurde geklont und dann zur Produktion von großen Mengen an Enzymproteinen für die Kristallisation und Strukturbestimmungen genutzt. Damit ließen sich die Grundlagen für die Kälteaktivität dieser Enzyme erklären. Das Wissen über die Gensequenz ermöglichte die gentechnische Erzeugung von Mutanten mit verbesserter Wärmebeständigkeit und vermehrter Aktivität, einschließlich eines Enzyms mit besseren Eigenschaften beim Waschen in kaltem Wasser. Außerdem wurde ein Prototyp eines kälteaktiven Sensors mit potenziellen Anwendungen bei Kaltwasser-Überwachungen entwickelt. Die Ergebnisse machen das Potenzial von kälteaktiven Enzymen für den Einsatz in vielen verschiedenen neuartigen Biotechnologien deutlich, sowohl im industriellen als auch im häuslichen Bereich, einschließlich Biopharmazeutika, Umweltüberwachung und Waschpulver.

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