Landpflanzen erzeugen aus Kohlendioxid und Sonnenenergie Biomasse, in der sich wertvolle Bausteine für die Bioökonomie befinden. Leicht übersehen wird dabei, dass auch Algen enorme Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernen – etwa so viel wie die gesamte Landvegetation. Die Algen produzieren auf diesem Weg vor allem Mehrfachzucker, deren Abbauprodukte wichtige Nahrungsquellen für zahlreiche marine Organismen sind. Einen dieser Abbauprozesse hat ein internationales Forscherteam unter deutscher Leitung nun aufgeklärt.

Zwölf Enzyme am Abbau beteiligt

Die Wissenschaftler der Universität Greifswald, des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen sowie der Universität Bremen, der Technischen Universität Wien und der Biologischen Station in Roscoff (Frankreich) berichten im Fachjournal „Nature Chemical Biology“, wie der Mehrfachzucker Ulvan aus der Alge Ulva von dem marinen Bakterium Formosa agariphila abgebaut wird. Demnach sind an dem komplexen Abbauweg zwölf Enzyme beteiligt. Die Arbeit ist Teil des DFG-Forschungsprojekts „Proteogenomik des marinen Polysaccharid-Abbaus“.

Hochwertige Zuckerbausteine zugänglich machen

„Damit verstehen wir nicht nur, wie Mikroorganismen Zugang zu ihrer Nahrungsquelle erhalten. Mittels der neu entschlüsselten Biokatalysatoren kann das komplexe marine Polysaccharid gezielt als Rohstoffquelle für Fermentationen verwendet oder hochwertige Zuckerbausteine wie Iduronsäure und auch Rhamnosesulfat können aus der bislang nicht zugänglichen Ressource mariner Algen erschlossen werden“, schildert der Biochemiker Uwe Bornscheuer von der Universität Greifswald.

Großes Potenzial für die Biotechnologie

Sein Kollege Jan-Hendrik Hehemann, Mikrobiologe an der Universität Bremen und am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, erläutert die Bedeutung der Studie: „Polysaccharide aus marinen Algen unterscheiden sich chemisch von denen terrestrischer Pflanzen. Wie Algenpolysaccharide von marinen Bakterien abgebaut werden, ist bisher weitestgehend unbekannt.“ Die detaillierte Aufklärung der beteiligten Enzyme am Ulvan-Abbau sei nicht nur von großem Wert für zukünftige biotechnologische Anwendungen, sondern auch für zentrale ökologische Fragen zum marinen Kohlenstoffkreislauf.

bl