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Projekt
Design eines elektrochemischen Bioproduktionssystems für Piperazine
Antragsteller
Professor Dr. Ulf-Peter Apfel; Professor Dr. Bernhard Hauer, seit 1/2021; Professor Dr. Lars Lauterbach
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445397982
Das hier vorgestellte interdisziplinäre Forschungsprojekt befasst sich mit zwei grundlegenden Bereichen des Schwerpunktprogramms 2240, nämlich dem ‚Metabolic Engineering‘ von Mikroorganismen für die Elektrobiosynthese von Mehrwertprodukten sowie dem Elektroden- und Reaktor-Engineering für effiziente bio-elektrochemische Prozesse. Der CO2-fixierende und H2-oxidierende Knallgas-Mikroorganismus Ralstonia eutropha stellt einen vielseitigen Plattformorganismus zur Herstellung verschiedener Chemikalien und Biopolymere dar. Besonders stickstoffhaltige Heterozyklen wie Piperazine sind wertvolle Bausteine in einer Vielzahl von medizinischen und bioaktiven Naturprodukten. Das Fehlen effizienter Methoden zur direkten Synthese solcher C- und N-substituierten Piperazine stellt jedoch eine der größten Hürden dar, um das volle therapeutische Potenzial dieser Systeme auszuschöpfen. Die Nicotinamid (NADPH)-abhängige Iminreduktase katalysiert die reduktive Kopplung von Dicarbonylen mit Diaminen zur Erzeugung der entsprechenden Piperazinprodukte. Diese Reaktion erfordert zwei Äquivalente des teuren NADPH Cofaktors, der für praktische Großanwendungen kontinuierlich recycelt werden muss. In diesem Projekt wollen wir einen ‚gestackten‘ PEM-analogen Reaktor entwickeln, der den CO2-Fixierstoffwechsel von R. eutropha mit der elektrogetriebenen Bereitstellung von Reduktionsäquivalenten für die Synthese von Piperazinen effizient in einer kontinuierlichen Betriebsweise verbindet.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Ehemalige Antragstellerin
Dr. Bettina Nestl, bis 1/2021
