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Countdown 38: Technische Biochemie stellt sich vor

Es hört sich zunächst wie ein Widerspruch an: Technische Biochemie. Wie passen Technik, „Bio“ und Chemie überhaupt zusammen? Was vereint die Bereiche?

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In einer Fakultät für biochemisches und chemisches Ingenieurwesen versuchen wir als Forscher, die Zelle als Produktionseinheit auf ihrer molekularen Ebene zu verstehen. Es ist eben doch alles Chemie im Leben. Es gibt eine komplexe Chemie in Zellen, die für viele Stoffwechselwege und letztendlich für die Lebendigkeit einer Zelle und eines Organismus steht.

Forscher haben in den letzten 50 bis 70 Jahren gelernt, dass Zellen wie Bakterien, Pilze, aber auch Säugerzellen sehr nützlich sein können. Viele Produkte in unserem Leben wie Antibiotika, Waschmittelenzyme, organische Lösungsmittel, Vitamine oder Aromastoffe werden häufig nicht synthetisch, sondern mit Hilfe angepasster und trainierter Produktionsorganismen hergestellt. Leider produzieren diese Helfer keine ausreichend große Mengen. Deshalb züchten wir sie in künstlicher Umgebung, zum Beispiel in einem Fermenter. So bieten wir ihnen beste Bedingungen zur Biosynthese.

Wenn es um Stahl und Technik in der Fermentation geht, helfen uns die Kollegen der Bioprozesstechnik. Wir aber können durch gezielte Veränderung in den Genen die Bereitschaft der Zellen so verändern, dass sie deutlich mehr leisten und biosynthetisieren, als wir es von Bakterien oder Pilzen in der Natur gewohnt sind. Mit Hilfe verschiedener Techniken verändern wir das Erbgut, sodass die chemischen Umsetzungen schneller oder besser laufen. So sind wir in der Lage, mehr zu niedrigeren Kosten zu produzieren. Penicillin ist ein solches Beispiel. Wurde kurz nach dem Zweiten Weltkrieg Penicillin in Gold aufgewogen, so kostet das Kilogramm heute weniger als zehn Euro.

Diese in der Bioingenieurstechnik wichtigen Organismen sind also unsere Forschungsobjekte. Unser Ziel ist es, die Organismen zukünftig als Fabrik der Zelle besser zu verstehen.

 

Prof. Dr. Oliver Kayser ist Leiter des Lehrstuhls Technische Biochemie. Er studierte Pharmazie in Münster und promovierte in der Naturstoffchemie an der Freien Universität Berlin. Pflanzliche Drogen und die Biosynthese waren die Forschungsfelder während seiner ersten Professur an der Universität Groningen (NL). Nach seinem Wechsel an die TU Dortmund arbeitete er daran, Hefen genetisch zu trainieren, pflanzliche Stoffwechselwege zu lieben und Naturstoffe zu produzieren.