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Natürliche Fülle der Vulkane Islands ausschöpfen

Wissenschaftler durchsuchen die Genome von Mikroben in Islands vulkanischen Gebieten, um Enzymkandidaten für den industriellen Einsatz zu finden. Die Fähigkeit zum Überleben unter den harten Bedingungen und Temperaturen in der Wildnis könnte auch in der Fabrik von Nutzen sein.
Natürliche Fülle der Vulkane Islands ausschöpfen
Kohlenhydrate, die komplexe Zucker oder Polysaccharide wie etwa Stärken enthalten, sind allgegenwärtige Moleküle. Sie befinden sich in der Lebensmittelindustrie im weit verbreiteten Einsatz, sind aber auch in zahlreichen weiteren Anwendungen wie der Pharmazeutik, im Bauwesen und in Farben zu finden.

Eine Erweiterung des Repertoires an Enzymen, die zur Kohlenhydratsynthese, Fraktionierung und Modifikation zur Verfügung stehen, hätte erhebliche Auswirkungen auf die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Kohlenhydratindustrie. Außerdem könnten Enzyme (Biokatalysatoren) dafür sorgen, bestimmte chemische Prozesse durch umweltfreundlichere Verfahren zu ersetzen. Die bisher entdeckten Mechanismen sind jedoch ziemlich langsam und unzureichend.

Wissenschaftler setzen die gezielte Genomanalyse von Umweltproben (Metagenomik) ein, um auf eine Fülle ungenutzter Enzyme zuzugreifen. Insbesondere analysieren sie die Mikroben der vulkanischen Regionen Islands, die unter vielfältigen rauen Bedingungen gedeihen, wie man sie anderswo in der Welt nicht findet. Das von der EU finanzierte Projekt "Amylolenzymes captured by targeted metagenomics" (AMYLOMICS) realisiert dieses Unterfangen. Das Ziel besteht darin, effizientere und thermisch stabilere Gegenstücke zu den herkömmlichen Enzyme zu finden, die höhere Betriebstemperaturen und damit eine größere Löslichkeit von Polysacchariden für vollständigere Reaktionen ermöglichen.

Die Bioprospektion von aus einer Anzahl von isländischen Proben isolierter DNA resultierte im Zusammenhang mit Stärke und der Kohlenhydratverarbeitung in der Identifizierung Tausender neuer sowohl vollständiger als auch partieller Gene. Mehr als 50 Enzymkandidaten wurden zur weiteren Untersuchung und biokatalytischen Optimierung ausgewählt.

Die AMYLOMICS-Technologien zur Enzymerforschung werden die Wettbewerbsfähigkeit von mit Enzymentwicklung beschäftigten Einrichtungen maßgeblich erhöhen. Die im Laufe des Projekts entdeckten einzigartigen Polysaccharid- und Stärkeenzyme werden erhebliche Auswirkungen auf die europäische Stärkeindustrie haben, die bereits jetzt auf dem globalen Markt führend ist. Letztlich wird der Ersatz der traditionellen chemischen Wege durch umweltfreundliche Verfahren mit Biokatalysatoren wesentlich der Umwelt nutzen.

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Fachgebiete

Scientific Research
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