Charakterisierung thermostabiler Glykosidhydrolasen zum Abbau von Lignocellulose

AuszugDie Verwertung von pflanzlichen Reststoffen zur Erzeugung von Biokraftstoffen bietet eine wichtige Möglichkeit zur Steigerung der Effizienz und Verbesserung der gesellschaftlichen Akzeptanz bestehender Bioraffinerien. Dabei stellt die Bereitstellung vergärbarer Zucker aus Lignocellulose die größte Herausforderung für eine rentable Produktion der Biokraftstoffe dar, da es an geeigneten robusten Enzymen mangelt. Im Rahmen dieser Arbeit sollten Glykosidhydrolasen mit hoher hydrolytischer Aktivität gegenüber Lignocellulose aus Weizenstroh identifiziert werden. Das Weizenstroh wurde durch hydrothermische Vorbehandlung in eine feste Cellulosefraktion und eine flüssige Hemicellulosefraktion getrennt, welche gesondert enzymatisch zu den entsprechenden Monomeren abgebaut werden sollten. Dabei wurde der Schwerpunkt auf die Identifizierung von Endoxylanasen gelegt, da die simultane Vergärung der Hemicellulosefraktion wesentlich zur Steigerung der Produktausbeute einer Bioraffinerie führen kann. Als potenzielle Quellen für neue Glykosidhydrolasen sollten bakterielle Reinkulturen der Gattung Thermus dienen. Verschiedene Spezies und Stämme der Gattung Thermus sollten aktivitätsbasiert auf das Vorhandensein von Glykosidhydrolasen untersucht werden, um schließlich aus der isolierten DNA von Bakterien mit nachweislicher Glykosidhydrolase- Aktivität Genbanken zu konstruieren. Die kodierenden Gene für die Glykosidhydrolasen sollten durch die aktivitätsbasierte Durchmusterung der Genbanken identifiziert und in einem geeigneten Expressionssystem exprimiert werden. Anschließend war die biochemische Charakterisierung der rekombinant produzierten Enzyme vorgesehen. Im Hinblick auf den Einsatz der Enzyme in der Bioraffinerie sollten essenzielle Charakteristika, wie z. B. pH- und Temperaturstabilität, die spezifische Aktivität sowie die Fähigkeit zur Hydrolyse von Weizenstroh untersucht werden.