JuSER - Forschungszentrum Jülich

Zielsetzung2 Zielsetzung der ArbeitDie Zielsetzung der vorliegenden Promotionsarbeit ist die Entwicklung eines fermentativenmikrobiellen Verfahrens für die Produktion und Gewinnung der trans-Cyclohexadien-Derivate2,3-trans-CHA ((3R)-Hydroxy-(4R)-Amino-3,4-Dihydrobenzoesäure), 2,3-trans-CHD ((2S,3S)-Dihydroxy-2,3-Dihydrobenzoesäure) und 3,4-trans-CHD ((3R, 4R)-Dihydroxy-3,4-Dihydrobenzoesäure). Diese chiralen Bausteine könnten zur Herstellung neuerpharmakologisch interessanter Wirkstoffe eingesetzt werden oder die Synthesewege bereitsproduzierter Zielmoleküle vereinfachen. Der Einsatz der nachhaltigen Bioproduktion istverbunden mit der Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen wie Kohlenhydrate (z.B. D-Glukose).Die Komplexität der Aufgabe setzt für den Erfolg des Projektes die Zusammenarbeitunterschiedlicher wissenschaftlicher Arbeitsgruppen voraus. Die Entwicklung derProduktionsstämme soll im Institut für Biotechnologie 1 (IBT 1) der ForschungszentrumJülich GmbH in Kooperation mit der Firma DSM Biotech GmbH stattfinden. DieProzessentwicklung soll am Institut für Biotechnologie 2 (IBT 2) und der damaligen FirmaDSM Biotech GmbH 1 durchgeführt werden. Die Arbeiten im Bereich der Folgesyntheseausgehend von den Zielmolekülen sollen am Institut für Biotechnologie 2 umgesetzt werden.Alle diese Aufgaben wurden unter der Bezeichnung CHORUS-Projekt zusammengefasst.Die verfahrenstechnischen Arbeiten im Bereich der Fermentation und der Aufarbeitungsollen den Zugang zu den Produkten im Labor- und halbtechnischen Maßstab ermöglichen.Die Fortschritte in der Molekularbiologie sollen zu Verbesserungen im Bereich derStammentwicklung führen. Die chemischen und biochemischen Ansätze sollen den Zugangzu neuen Substanzklassen, ausgehend von den fermentativ hergestellten trans-CHDs undtrans-CHAs, eröffnen.Das erste Ziel dieser Promotionsarbeit ist die Entwicklung von industriell verwendbarenFermentationsprozessen zur Biosynthese von 2,3-trans-CHA, 2,3-trans-CHD und 3,4-trans-CHD. Dafür sollen unterschiedliche Produktionsstämme eingesetzt werden. Unter derVerwendung unterschiedlicher Fermentationsverfahren und Anwendung komplexerRegelungssysteme soll die Vielzahl der eingesetzten Stämme mit hoher Effizienz in Hinblickauf die Biosyntheseeigenschaften charakterisiert werden. Der Einsatz des zu entwickelndenFermentationsverfahrens soll folgende Vorteile bringen:- Durch den Einsatz komplexer Prozesstechniken soll eine schnelle Identifikationgeeigneter Produktionsstämme ermöglicht werden. Dabei sollen möglichereaktionslimitierende Schritte in den Biosynthesewegen eliminiert werden.- Die entstehenden Nebenprodukte sollen erkannt und identifiziert werden. Durchprozesstechnische und stammtechnische Optimierungen soll die möglicheNebenproduktbildung reduziert werden.- Durch die Anwendung einer optimierten Prozesstechnik, verbunden mit derEntwicklung effizienterer Produktionsstämme, sollen die bisher erzielten maximalen1 Kontaktadresse: Roel Bovenberg, DSM Anti-Infectives B.V., DAI-Innovation, Postal Point 624-0270,P.O. Box 425, 2600 AK Delft, The Netherlands5