Hightech-Superman-Umhang schützt Bakterien

Forscher der Universität von Süddänemark mit kräftigem Schub für biotechnische Produktion

Unter dem Mikroskop: Mit "Umhang" sind E. coli-Bakteiren effektiver (Foto: Gerd Altmann/pixabay.com)

Odense (pte001/13.12.2024/06:00) - Das Bakterium Escherichia coli (E. coli) ist laut Forschern der Universität von Süddänemark ( https://www.sdu.dk/en ) sowohl ein Krankheiterreger als auch eine Art Arbeitspferd in der biotechnischen Produktion. Es stellt in Bioreaktoren unter anderem Insulin her. Doch ausdauernd ist die Mikrobe nicht. Sie stirbt schnell ab und auch ihre Produktivität lässt zu wünschen übrig. All diese Macken haben die Wissenschaftler dem Bakterium nun ausgetrieben.

Schutzhülle mit Dreifachwirkung

"Wir haben E. coli im Wesentlichen einen Superman-Umhang verpasst, um seine Katalysefähigkeiten zu verbessern. Dadurch wird der Energieverbrauch reduziert und der Produktionsprozess nachhaltiger", so Changzhu Wu. Bei der Entwicklung seines "Superman-Umhangs" hat Wu nach einem Material gesucht, das die Bakterien umhüllt, um sie zu schützen, und es ihnen dennoch ermöglicht, mit ihrer Umgebung zu interagieren, um die gewünschten chemischen Reaktionen auszuführen.

Die Lösung besteht in einer Polymerbeschichtung, die sich in die bakterielle Zellmembran integriert. Polymere sind große Moleküle, die aus Milliarden identischer Einheiten bestehen. "Wir haben die Zellmembran eines E. coli-Bakteriums mit Polymeren veredelt und zwei wichtige Ziele erreicht. Erstens wurden die Bakterien stärker und effizienter und konnten komplexe chemische Reaktionen schneller ausführen. Zweitens wurden sie besser geschützt, sodass sie mehrfach verwendet werden können."

Lebensdauer deutlich verlängert

Hinderlich ist vor allem die kurze Lebensdauer der Bakterien bei ihrem industriellen Einsatz. Um ständig Nachschub zu bekommen, müssen mit relativ hohem Energieaufwand ständig neue Mikroorganismen gezüchtet werden. Die abgestorbenen Bakterien müssen zudem mit hohem Aufwand entsorgt werden. Das muss künftig nun seltener geschehen. Bei einem Praxistest hat Wu Ausbeuten erzielt, die 15 Mal höher sind als mit Bakterien ohne "Superman-Umhang".

Genmanipulierte Bakterien wandeln ihre Nährstoffe in die Produkte um, für die sie geschaffen sind. Außer Insulin sind das zahlreiche medizinische Wirkstoffe. Es ist sogar schon gelungen, sie so zu verändern, dass sie das Klimagas CO2 in Produkte umwandeln, die Erdöl ersetzen. Die Effektivität lässt allerdings noch zu wünschen übrig, räumt der Wissenschaftler ein.

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