Biotechnologische Produktion von bio-basierten Terpenoiden aus Lignozellulose-Hydrolysaten

Terpene stellen die größte Gruppe von Biomolekülen dar, die von allen bekannten Organismen des Lebens produziert werden und zur Synthese vieler Produkte wie z.B. Membrankomponenten, Pigmenten und Hormonen dienen. Industriell relevant ist vor allem Isopren, das mit einer jährlichen Produktion von etwa 1 Mio. Tonnen eine bedeutende Basischemikalie z. B. für synthetischen Gummi, aber auch Pharmazeutika oder Vitamine darstellt. Zu den besten Terpenoid- Produzenten gehören vor allem höhere Pflanzen. So emittieren z.B. Pappeln, aber auch Eichen oder Fichten jährlich alleine etwa 500 Mio. Tonnen an Isopren, da hier im Gegensatz zur spontanen Reaktionen der Edukte, wie sie in den meisten anderen Organismen ablaufen, en- zymatische Reaktionen katalysiert durch verschiedene Terpenoidsynthasen stattfinden. Jedoch ist eine kommerzielle Nutzung dieses pflanzlichen Bioterpenoid-Pools ökonomisch nicht möglich und technisch nur sehr schwer zu realisieren, weshalb Terpenoide bislang ausschließlich auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellt werden. Es besteht daher ein großes Interesse, eine nachhaltige Produktion von Bioterpenoiden auf Basis nachwachsender und kostengünstiger Rohstoffe zu realisieren. So ist es möglich, pflanzliche Terpenoidsynthasen in Bakterien zu nutzen, um die vorhandenen Pools der Terpenoid- Vorläufermoleküle für die Biosynthese von Terpenoiden zu nutzen. In Prozessen können mit solch optimierten Produktionsstämmen unter Verwendung von Glucose als Kohlenstoffquelle bereits Isoprenkonzentrationen im Gramm-pro-Liter-Maßstab erzielt werden. Der Einsatz von Glucose in biotechnologischen Prozessen steht jedoch in ethisch problematischer Konkurrenz zur Produktion von Nahrungsmitteln. Der hier verfolgte Ansatz sollte daher die Möglichkeit eröffnen, die nachhaltige Produktion von Bioterpenoiden auf Basis von lignozellulosehaltiger Biomasse zu realisieren. Dies ist auch für andere biotechnologische Verfahren interessant, da hier vor allem Abfallprodukte anderer Wirtschaftszweige wie Stroh- oder Holzabfälle verwendet werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass sich unter Verwendung dieser Rohstoffquellen in gut etablierten Produktionsstämmen wie Escherichia coli z. B. auch hochwertige Proteine biotechnologisch herstellen lassen.