Effektive Aminosäureproduktion

Als Grundbausteine des Lebens sind Aminosäuren in allen tierischen und pflanzlichen Geweben enthalten und bilden daher eine wertvolle Ausgangsbasis für pharmazeutische Wirkstoffe oder auch für die künstliche Ernährung in Kliniken. Früher wurden Aminosäuren hauptsächlich durch umwelt­belastende Methoden wie die säure­katalysierte Hydrolyse oder Extraktion gewonnen.

Heute bieten biotechnologische Verfahren umweltfreundliche und ressourcen­schonende Alternativen. Ein großer Teil der Aminosäuren wird dabei mit dem Bakterium Corynebakterium glutamicum hergestellt. Die Amino GmbH im niedersächsischen Frellstedt nutzt Stämme dieses Bakteriums, um verzweigtkettige Aminosäuren zu syntheti­sieren, die vor allem für pharmazeutische Zwecke in hoher Reinheit benötigt werden.

Eine wichtige Enzymklasse für die Aminosäureproduktion sind Transaminasen, die die Übertragung von Aminogruppen katalysieren und so Ketosäuren in Aminosäuren um­wandeln. Der Amino GmbH gelang es durch Genomuntersuchungen von C. glutamicum, zwei Transaminasen zu
identifizieren, die als Nebenaktivität die Synthese der verzweigtkettigen Aminosäure L-Leucin katalysieren.

Gezielte Veränderungen in einem der Transaminasegene erzeugten ein Enzym, dass die Leucinvorstufe mit nahezu verdoppelter katalytischer Effizienz umsetzt. Die zweite Transaminase konnte kristallisiert werden, so dass es möglich war, ein Strukturmodell zu erstellen. Beide Projektergebnisse bieten Potenzial, die Funktion der Transaminasen und damit die Aminosäuresynthese weiter zu verbessern.

Ein weiteres Projektergebnis war die Ver­besserung der Valinsynthese, indem in einem L-Valin-Produktionsstamm von C. glutamicum bestimmte Gene deletiert und damit die Bildung des Nebenproduktes L-Alanin um bis zu 75 % verringert wurde. Durch die erhöhte Valinproduktion und -akkumulation in den Bakterien kann der ursprünglich zweischrittige Valin-Aufreinigungsprozess in einem Schritt erfolgen, was den Wasserverbrauch um bis zu 30 % und den Energieverbrauch um 25 % senkt. Gleichzeitig steigt die Produktausbeute um 15 %, was das Verfahren rohstoffeffizienter und damit auch kostengünstiger macht.

Projektthema:
Umwelt- und ressourcenschonende biotechnologische Produktion verzweigtkettiger Aminosäuren

Projektdurchführung:
AMINO GmbH
An der Zucker-Raffinerie 9
38373 Frellstedt
Telefon    05355|9100-0
anfrage@amino.de
www.amino.de

Kooperationspartner:
Forschungszentrum Jülich
info@fz-juelich.de
www.fz-juelich.de


AZ 13158