Neue Elektronen-Übertragungswege in Ralstonia eutropha

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Holtmann; Dr. Oliver Lenz
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445867394

Das gut charakterisierte Gram-negative Bakterium Ralstonia eutropha ist in der Lage, eine breite Palette von Kohlenstoffquellen heterotroph zu nutzen, kann aber auch CO2 unter chemolithoautotrophen Bedingungen verstoffwechseln. Es konnten mit gentechnisch-optimierten R. eutropha-Stämmen bereits verschiedene Chemikalien und Biopolymere unter autotrophen Bedingungen auf CO2/H2/O2-Basis produziert werden. Aufgrund seines flexiblen Stoffwechsels und der zunehmenden Verfügbarkeit von genetischen Werkzeugen findet R. eutropha daher ein zunehmendes Interesse für biotechnologische Anwendungen. Allerdings sind das Up-Scaling und damit die industrielle Nutzung des chemolithoautotrophen Stoffwechsels von R. eutropha aufgrund der möglichen Bildung explosiver Gasgemische (Knallgas) eingeschränkt und risikoreich. Darüber hinaus ist die Effizienz der CO2-Fixierungs in Gegenwart von O2 aufgrund einer Oxygenase-Nebenreaktion des CO2-Fixierungsenzyms RuBisCO verringert. Diese Probleme könnten durch den Einsatz alternativer Elektronenakzeptoren zur Elimination des O2 umgangen werden. In diesem Antrag werden daher bioelektrochemische Systeme hinsichtlich der Verwendung als terminaler, extrazellulärer Elektronenakzeptor untersucht. Darüber hinaus wird die Reversibilität neuartiger Elektronentransfersysteme hinsichtlich ihres Potenzials für die Nutzung in kathodengesteuerten Elektrosyntheseverfahren untersucht. In diesem Projekt wird die Expertise der Lenz/Frielingsdorfer Gruppe (Mikrobiologie, Molekularbiologie und Biochemie von R. eutropha) und der Holtmann-Gruppe (Biochemie und Elektrochemie, elektrobiotechnologische Produktionsverfahren mit R. eutropha) kombiniert, um den zellulären Redox-Stoffwechsel von R. eutropha mit geeigneten Elektroden zu verbinden und eine neuartige, sichere, vielseitige und hocheffiziente Produktionsplattform aufzubauen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2240: Bioelektrochemische und ingenieurwissenschaftliche Grundlagen zur Etablierung von Elektro-Biotechnologie für die Biosynthese - eBiotech
• Mitverantwortlich: Dr. Stefan Frielingsdorf