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Corrensstraße 3 48149 Münster Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. Alexander Steinbüchel
Forschungsschwerpunkte 2003 - 2004    zurück    weiter

Arbeitskreis Prof. Dr. Alexander Steinbüchel Biosynthese von Polyamiden   Die ribosomenunabhängigen Synthesen von Polyamiden wie Poly(g-D-Glutamat) und Cyanophycin durch Bakterien stehen im Zentrum dieses Schwerpunktes. So wurden u. a. Gene für das Schlüsselenzym der Cyanophycinysynthese, die Cyanophycin-Synthetasen, aus zahlreichen Cyanobakterien kloniert und molekulargenetisch charakterisiert. Dabei ergaben zunächst Vergleiche mit Aminosäuresequenzen aus Datenbanken und später physiologische und molekulargenetische Untersuchungen, dass Cyanophycin auch außerhalb der Gruppe der Cyanobakterien vorkommt. Das Bakterium Acinetobacter calcoaceticus dient dabei als Modellorganismus um in heterotrophen Bakterien die Biosynthese von Cyanophycin zu untersuchen. Cyanophycin-Synthetasen wurden heterolog in Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum, Ralstonia eutropha und einigen anderen Bakterien exprimiert. Diese rekombinanten Bakterienstämme wurden zur biotechnologischen Produktion von Cyanophycin herangezogen um Proben zur Charakterisierung der Materialeigenschaften und anderer Enzymeigenschaften von Cyanophycin zu erhalten. Die Bedingungen für eine optimale Produktion von Cyanophycin in diesen rekombinanten Bakterien werden zzt. ermittelt. In Zusammenarbeit mit dem das Projekt fördernden Industriepartner wurde ein neues Verfahren zur Extraktion von Cyanophycin aus Bakterienzellen entwickelt, welches keinen Zellaufschluss mehr erfordert. Der Stoffwechsel von Cyanophycin wird zzt. im Hinblick auf die Möglichkeit zur Synthese von Polyasparaginsäure untersucht. In diesem Zusammenhang wird auch der mikrobielle Abbau von Cyanophycin untersucht. Dabei konnten erstmals Bakterien isoliert werden, die Cyanophycinasen ins Medium ausscheiden und dadurch Cyanophycin als alleinige Kohlenstoffquelle zum Wachstum verwerten können. Diese Cyanophycinasen wurden eingehend biochemisch und molekulargenetisch untersucht. Drittmittelgeber: Bayer AG (Leverkusen), Bayer AG (Mohnheim), BMVEL über Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (Gülzow) Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. Alexander Steinbüchel (Leiter), Dr. Simone Diniz, Dr. Astrid Hoppensack, Dr. Martin Obst, Dr. Fred-Bernd Oppermann-Sanio, Dr. Markus Pötter, Dr. Tran Hai, Dipl.-Ing. Herbert Ahlers, Dipl.-Biol. Kay M. Frey, Dipl.-Biol. Andreas Krug, Dipl.-Biol. Ahmed Sallam, Dipl.-Biol. Ingo Voß, Gregor Füser, Pia Dahm, Said Zine Veröffentlichungen: Hoppensack, A., F. B. Oppermann-Sanio, A. Steinbüchel: Conversion of the nitrogen content in liquid manure into biomass and polyglutamic acid by a newly isolated strain of Bacillus licheniformis, FEMS Microbiol. Lett. 218, 39-45, 2003 Oppermann-Sanio, F. B., A. Steinbüchel: Cyanophycin. In: Fahnestock, S. R., A. Steinbüchel (eds.): Biopolymers, Vol. 7, 1st Edition, Wiley-VCH, Weinheim, pp. 83-106, 2003 Steinbüchel, A.: Technisch relevante Biopolymere und Feinchemikalien aus bakteriellen Speicherstoffen, Tagungsband “Symposium “Nachwachsende Rohstoffe für die Chemie", Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (Hrsgb.) pp. 103-116, 2003 Hoppensack, A.: Biochemische und molekulargenetische Untersuchungen zur Biosynthese von Polyglutaminsäure und der biotechnologischen Produktion von Gülle, Dissertation, Fachbereich Biologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, 2003 Obst, M., A. Sallam, H. Luftmann, A. Steinbüchel: Isolation and characterization of Gram-positive cyanophycin degrading bacteria - kinetic studies on cyanophycinase activity in aerobic bacteria, Biomacromolecules 5, 153-161, 2004 Krehenbrink, M., A. Steinbüchel: Partial purification and characterization of a non-cyanobacterial cyanophycin synthetase from Acinetobacter calcoaceticus strain ADP1 with regard to substrate specificity, substrate affinity and binding to cyanophycin, Microbiology 150, 2599-2608, 2004 Voß, I., S. Diniz, E. Aboulmagd, A. Steinbüchel: Identification of the Anabaena sp. strain PCC7120 cyanophycin synthetase as suitable enzyme for production of cyanophycin in Gram-negative bacteria like Pseudomonas putida and Ralstonia eutropha, Biomacromolecules 5, 1588-1595, 2004 Obst, M., A. Steinbüchel: Microbial degradation of poly(amino acid)s, Biomacromolecules 5, 1166-1176, 2004 Füser, G.: Untersuchungen zum Löslichkeitsvrhalten von Cyanophycin: biologische und nicht biologische Faktoren, Diplomarbeit, Fachbereich Biologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, 2004 Zine, S.: Isolierung und Charakterisierung von Cyanophycin und Asparagin abbauenden Bakterien, Diplomarbeit, Fachbereich Biologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, 2004 Diniz, S.: Biotechnological production of cyanophycin using recombinant Pseudomonas sp. strains, Dissertation, Fachbereich Biologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, 2004 Obst, M.: Extracellular biodegradation of cyanophycin, Dissertation, Fachbereich Biologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, 2004