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Biotech-Hefe stellt komplexen Pflanzenstoff her
20.10.2016 Carnosinsäure ist ein begehrter Stoff, um das Aroma in Lebensmitteln zu verstärken und sie länger
haltbar zu machen. Noch wird die Substanz aufwendig aus Gewürzkräutern wie Rosmarin gewonnen.
Nun haben Bioingenieure aus Halle einen Weg gefunden, Carnosinsäure auch biotechnologisch
herzustellen. Wie das Team im Fachjournal "Nature Communications" berichtet, nutzten sie
dafür umprogrammierte Hefe als Zellfabrik.
Rosmarin zählt wegen des kräftigen Aromas zu den beliebtesten Küchenkräutern. Verantwortlich für den
prägnanten Geschmack ist der Pflanzenstoff Carnosinsäure, der auch in Salbeiblättern enthalten ist. Aber nicht
nur als Aromastoff ist Carnosinsäure begehrt. Der Pflanzenstoff wird vor allem in Fleischprodukten, Ölen,
Fetten, Saucen und Tierfutter als natürliches Antioxidationsmittel geschätzt, um Produkte länger haltbar zu
machen. Auch die Pharmaindustrie nutzt den Pflanzenstoff als Basis für bioaktive Substanzen, die gegen
Entzündungen, Krebs und neurodegenerative Erkrankungen wirken.
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Auf Grund dieser Eigenschaften wird Carnosinsäure weltweit immer beliebter. Bislang wird die Substanz
jedoch aus getrockneten Rosmarin- und Salbeiblättern gewonnen. Doch die Ausbeute ist gering. Um die
Produktion des Antioxidationsmittels im Industriemaßstab zu gewährleisten, wären größere Mengen der
begehrten Küchenkräuter erforderlich. Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB)
haben die Lösung für das Problem gefunden.
Hefezellen als Mikroreaktor
Wie das Team um den Hallenser Pflanzenforscher Alain Tissier im Fachjournal Nature
Communications berichtet, gelang es ihnen, das Antioxidationsmittel auf biotechnologische Weise
herzustellen. Dabei dienten ihnen Hefen als Zellfabriken. Zunächst mussten die Forscher jedoch den
Mechanismus der Biosynthese von Carnosinsäure in der Pflanze aufklären.
Letztes Enzym der pflanzlichen Biosynthese identifiziert
Im Rahmen der Studie fand das Team buchstäblich das lang gesuchte letzte Puzzleteil. Denn die Biosynthese
von Carnosinsäure innerhalb der Pflanze verläuft in mehreren Reaktionsschritten, die von unterschiedlichen
Enzymen katalysiert werden. Wie die Hallenser Leibniz-Forscher berichten, fanden sie nun jenes, bislang
unbekannte Enzym, das den letzten Schritt der Reaktionskette katalysiert. Zugleich entdeckten sie ein
zusätzliches, bisher unbekanntes Zwischenprodukt und neue Enzyme. Nachdem die Lücke in der
Reaktionskette nun geschlossen war, konnte das Team die Gene, die für die entsprechenden Enzyme kodieren,
in Hefezellen einzuschleusen. So ließ sich der Stoffwechsel der Hefen umprogrammieren, die Zellen stellen
fortan Carnosinsäure her. Damit haben die Pflanzenforschern aus Halle die erste Etappe auf dem Weg zur
biotechnologischer und damit von Klimaschwankungen, Bodenqualität und Ernteerträgen unabhängigen
Herstellung des Antioxidationsmittels Carnosinsäure gemeistert.
© biotechnologie.de/bb
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