eBiotech

 

Dieses interdisziplinäre Forschungsprojekt zusammen mit Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel (UMSICHT Fraunhofer, RUB) und Prof. Dr. Bernhard Hauer/Dr. Bettina Nestl (Universität Stuttgart) adressiert zwei grundlegende Bereiche des Schwerpunktprogramms 2240, nämlich das metabolische Engineering von Mikroorganismen für die Elektro-Biosynthese von Wertschöpfungsprodukten sowie das Elektroden- und Reaktor-Engineering für effiziente bio-elektrochemische Prozesse. Der CO₂-fixierende und H₂ oxidierende Knallgas-Mikroorganismus Ralstonia eutropha ist ein vielseitiger Plattformorganismus zur Herstellung verschiedener Chemikalien und Biopolymere. Stickstoffhaltige Heterocyclen wie Piperazine sind sehr wertvolle Bausteine, die in einer Vielzahl von medizinischen und bioaktiven Naturstoffen vorkommen. Das Fehlen effizienter Methoden zur direkten Synthese von C- und N-substituierten Piperazinen stellt eine der größten Hürden bei der Entfaltung des vollen therapeutischen Potenzials dieser Systeme dar. Die NADPH-abhängigen Iminreduktasen katalysieren die reduktive Kopplung von Dicarbonylen mit Diaminen, um die entsprechenden Piperazinprodukte zu erzeugen. Für diese Reaktion werden zwei Äquivalente des kostspieligen Cofaktors NADPH benötigt, der für praktische Anwendungen im großen Maßstab kontinuierlich recycelt werden muss. In diesem Projekt wollen wir einen stapelbaren PEM-ähnlichen Reaktor entwickeln, der den CO₂-Fixierungsstoffwechsel von R. eutropha mit der elektrobetriebenen Zufuhr von Reduktionsäquivalenten für die kontinuierliche Flusssynthese von Piperazinen verbindet.