Fettsäuren aus Palm- und Kokosnussöl stecken in zahllosen Alltagsprodukten, von Waschmitteln über Kosmetik bis hin zu Schokolade. Wurden für die Palm-Plantagen Regenwald gerodet, hat dies jedoch negative Auswirkungen für Biodiversität und Klima. 

Programmierte Hefezellen als Alternative zu Palmöl 

Forschende der Goethe-Universität Frankfurt haben einen biotechnologischen Ansatz entwickelt, der diesen Rohstoffbedarf nachhaltiger decken könnte. Sie haben das Enzym Fettsäuresynthase (FAS) gezielt verändert, sodass Hefezellen kurzkettige Fettsäuren herstellen, die ansonsten insbesondere aus Palm- oder Kokosnussöl gewonnen werden. Durch zwei gezielte Eingriffe in wichtige Bereiche des Enzyms lässt sich die Kettenlänge der Fettsäuren präzise steuern. In Zusammenarbeit mit einem Partnerlabor in China wurden die veränderten FAS-Gene in Hefen eingebracht, die nun die industriell relevanten Fettsäuren effizient produzieren. Damit könnte die Abhängigkeit von Palm- und Kokosnussöl deutlich reduziert und der ökologische Fußabdruck vieler Produkte gesenkt werden.

Von Fettsäuren zu Naturstoffen

Die gleiche Technologie kann auch für komplexere Moleküle genutzt werden. In einem weiteren Projekt wurde das FAS-Enzym zu einem Multienzym umgebaut, das sogenannte Styrylpyrones herstellt, Vorstufen pharmakologisch wirksamer Naturstoffe. Durch gezielte Mutationen der Enzymbausteine und die clevere Verbindung mit weiteren Enzymen konnten die Forschenden die Produktionsrate um das 66-fache steigern. Dabei werden die Moleküle direkt von einem Bereich des Enzyms zum nächsten weitergegeben, was die Produktion besonders effizient und präzise macht. 

Perspektiven für die Bioökonomie

Die Arbeiten zeigen, wie Proteinengineering und synthetische Biologie industrielle Produktionsprozesse umweltfreundlicher gestalten können. Ob in Hefen für Fettsäuren oder in zellfreien Systemen für Naturstoffe, die gezielte Umprogrammierung von FAS bietet eine flexible Plattform für maßgeschneiderte Moleküle. Ob es die nun geschaffenen Grundlagen in die Anwendung für eine nachhaltige, biobasierte Chemie und Arzneimittelproduktion schaffen, hängt maßgeblich von einer erfolgreichen Skalierung mit Industriepartnern ab. Die beteiligten Labore haben ihre Technologien bereits zum Patent angemeldet.

hb