Uni­ver­si­tät Bay­reuth: Bak­te­ri­en unter Strom – Volks­wa­gen­Stif­tung för­dert lang­jäh­ri­ge Forschungsagenda

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Neue Ver­fah­ren der Elek­tro­che­mie mit der Her­stel­lung hoch­wer­ti­ger Sub­stan­zen durch Enzy­me und Mikro­or­ga­nis­men zu ver­knüp­fen, ist das Ziel eines noch jun­gen For­schungs­an­sat­zes, der Bio­elek­tro­syn­the­se. Prof. Dr. Frank Hahn, Lei­ter einer Arbeits­grup­pe für Orga­ni­sche Che­mie an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth, will die­sen Ansatz künf­tig auf dem Gebiet der Poly­ket­i­de vor­an­trei­ben, einer Sub­s­tanz­klas­se mit enor­mer Bedeu­tung in der Phar­ma­zie und der Bio­me­di­zin. Von der Volks­wa­gen­Stif­tung erhält er dafür in den näch­sten sie­ben Jah­ren eine För­de­rung von etwa einer Mil­li­on Euro im Rah­men der Initia­ti­ve „Momen­tum“.

Bei bio­ak­ti­ven Poly­ket­iden han­delt es sich um Natur­stof­fe, die zum Bei­spiel als lei­stungs­star­ke Anti­bio­ti­ka, Krebs­me­di­ka­men­te und Wirk­stof­fe zur Para­si­ten­be­kämp­fung ange­wen­det wer­den. Obwohl sie sehr unter­schied­lich struk­tu­riert sind, haben sie eines gemein­sam: Sie wer­den durch spe­zi­el­le Enzy­me, die Poly­ket­id­syn­tha­sen, her­ge­stellt. Prof. Dr. Frank Hahn erforscht die­se Enzy­me bereits seit vie­len Jah­ren, um ihre Funk­ti­ons­wei­sen genau­er zu ver­ste­hen und für bio­tech­no­lo­gi­sche Anwen­dun­gen nut­zen zu können.

Aber nicht nur im Hin­blick auf die Her­stel­lung phar­ma­ko­lo­gisch rele­van­ter Natur­stof­fe sind Poly­ket­id­syn­tha­sen von wach­sen­dem Inter­es­se für die For­schung. Sie rücken der­zeit immer mehr in den Fokus, wenn es um die Her­stel­lung einer Viel­zahl ande­rer che­mi­scher Wert­pro­duk­te, bei­spiels­wei­se Fein­che­mi­ka­li­en, geht. Poly­ket­id­syn­tha­sen kön­nen mög­li­cher­wei­se einen wich­ti­gen Bei­trag dazu lei­sten, gegen­wär­tig noch auf Öl und Gas basie­ren­de Ver­fah­ren in der che­mi­schen und phar­ma­zeu­ti­schen Indu­strie durch nach­hal­ti­ge­re Alter­na­ti­ven zu ersetzen.

Die von der Volks­wa­gen­Stif­tung geför­der­te For­schungs­agen­da zielt jetzt auf eine ganz neue Form der bio­tech­no­lo­gi­schen Anwen­dung von Poly­ket­id­syn­tha­sen ab: Aus­gangs­punkt sind Bak­te­ri­en, die zur Elek­tro­syn­the­se fähig sind. Sie sol­len in die Lage ver­setzt wer­den, nach­hal­tig erzeug­ten Strom und CO2 aus ihrer Umge­bung auf­zu­neh­men und genau dadurch bestimm­te klei­ne Mole­kü­le zu bil­den. Die­se kön­nen anschlie­ßend von Poly­ket­id­syn­tha­sen als Bau­stei­ne für Arz­nei­mit­tel und Che­mi­ka­li­en ver­wen­det werden.

Hoch­wer­ti­ge che­mi­sche und phar­ma­zeu­ti­sche Pro­duk­te mit­hil­fe von Poly­ket­id­syn­tha­sen in Bak­te­ri­en her­zu­stel­len, die zur Elek­tro­syn­the­se fähig sind, ist ein völ­lig neu­es Anwen­dungs­feld der Bio­elek­tro­syn­the­se, kurz BES. „Die Bio­elek­tro­syn­the­se wird in der inter­na­tio­na­len Fach­welt zuneh­mend als wich­ti­ges Ele­ment einer künf­ti­gen Bio­öko­no­mie ange­se­hen. Tat­säch­lich ver­eint unser neu­es, von der Volks­wa­gen­Stif­tung geför­der­tes For­schungs­pro­gramm eine Viel­zahl bio­öko­no­mi­scher Aspek­te: die effi­zi­en­te Nut­zung von rege­ne­ra­tiv erzeug­tem Strom, die Fixie­rung von CO2 und eine nach­hal­ti­ge Pro­duk­ti­on wich­ti­ger che­mi­scher Ver­bin­dun­gen. Die Ergeb­nis­se wer­den vor­aus­sicht­lich auch für Indu­strie­un­ter­neh­men von Inter­es­se sein, die Pro­duk­te und Dienst­lei­stun­gen auf Gebie­ten der Che­mie, der Phar­ma­zie oder der Bio­tech­no­lo­gie anbie­ten“, sagt Hahn.

Mit ihrer För­der­initia­ti­ve „Momen­tum“ wen­det sich die Volks­wa­gen­Stif­tung an Wissenschaftler*innen, die seit drei bis fünf Jah­ren ihre erste Lebens­zeit­pro­fes­sur inne­ha­ben. Eine län­ger­fri­stig ange­leg­te För­de­rung soll ihnen die Mög­lich­keit bie­ten, zur inhalt­li­chen und stra­te­gi­schen Wei­ter­ent­wick­lung ihrer Pro­fes­sur eine krea­ti­ve, viel­ver­spre­chen­de For­schungs­agen­da zu ent­wickeln und lang­fri­stig umzusetzen.

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