Ertragreiche Produktion von wichtigem Cofaktor gelungen

Forschende haben die Expression des Coenzyms F420 optimiert

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Gerald Lackner und Mahmudul Hasan stehen vor einem Laborgerät
Die Gruppe "Synthetische Mikrobiologie" von Gerald Lackner (li.) sucht in mikrobiellen Genclustern nach Naturstoffen, untersucht ihre Funktion und entwickelt mithilfe synthetischer Biologie und "Pathway engeneering" biotechnologische Produktionsmethoden. Mahmudul Hasan (re.) hat für die Studie diverse Experimente durchgeführt. Quelle: Anna Schroll/Leibniz-HKI

Enzyme katalysieren in allen Lebewesen chemische Reaktionen. Häufig machen sie dies jedoch nicht allein, sondern benötigen sogenannte Coenzyme – organische Moleküle, die oft Elektronen aufnehmen oder abgeben oder Energie für eine Reaktion liefern. Besonders relevant sind etwa NAD(P)H und FADH2, die eine essentielle Rolle bei der Energiegewinnung durch Atmung spielen.

Das weniger bekannte Coenzym F420 unterstützt in Bakterien und Archaeen eine Vielzahl an Redoxreaktionen, unter anderem für die Synthese verschiedener medizinisch interessanter Stoffe wie Antibiotika. Es ist daher für die Forschung von Interesse, das Molekül näher zu untersuchen, allerdings werden dafür größere Mengen benötigt.

schmematische Darstellung von Biosynthese und Reaktion in einem Bakterium: F420 entsteht in mehreren Biosynthese-Schritten, es wird dann von einem Enzym reduziert oder oxidiert, dabei wird ein Antibiotikum hergestellt

Forschenden der Gruppe Synthetische Mikrobiologie ist es nun gelungen, in dem Bakterium Escherichia coli entsprechende Mengen zu produzieren, wie sie in der Fachzeitschrift Metabolic Engineering darlegen. „Das daraus resultierende effektive und vereinfachte Produktionsverfahren wird die Grundlagenforschung zu F420-abhängigen Bioprozessen sowie künftige Anwendungen von F420-abhängigen Enzymen in der Biokatalyse erleichtern“, so das Fazit der Autoren.

Originalpublikation

Last D, Hasan M, Rothenburger L, Braga D, Lackner G (2022). High-yield production of coenzyme F420 in Escherichia coli by fluorescence-based screening of multi-dimensional gene expression space. Metabolic Engineering, doi: 10.1016/j.ymben.2022.07.006

Mitarbeiter*innen

Daniel Braga de Lima
Mahmudul Hasan
Gerald Lackner
Daniel Last