CO2 als Rohstoff: Genmodifizierte Bakterien setzen neuen Produktionsrekord
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Forscher modifizieren Bakterien zur CO2-Umwandlung. Sie produzieren wichtige Chemikalien für Medikamente. Kann diese Methode den Klimawandel bremsen?
Wissenschaftlern der Universität Nottingham ist ein Durchbruch bei der Umwandlung von Kohlendioxid in nützliche Chemikalien gelungen. Wie das Team um Katalin Kovacs in der Fachzeitschrift ACS Sustainable Chemistry & Engineering berichtet, gelang es ihnen, das Bakterium Cupriavidus necator genetisch so zu verändern, dass es CO2 aufnimmt und daraus Mevalonat produziert.
Mevalonat ist ein wichtiger molekularer Baustein für verschiedene Substanzen, darunter Cholesterin, Insulin und andere Moleküle für pharmazeutische Anwendungen. Mit ihrer Methode haben die Forscher nach eigenen Angaben einen neuen Mengenrekord bei der mikrobiellen Produktion von Wertstoffen aus CO2 aufgestellt.
Cupriavidus necator galt schon lange als vielversprechender Kandidat für solche Anwendungen, da es mit sehr wenig Nährstoffen auskommt. Allerdings hatte das Bakterium bisher Schwierigkeiten, sich genetische Veränderungen dauerhaft zu "merken", sodass es die gewünschten Stoffe später nicht mehr produzierte. Kovacs und ihr Team haben jetzt einen Weg gefunden, dieses Problem zu umgehen.
Der Schlüssel war das Enzym RubisCo, das es dem Bakterium ermöglicht, CO2 zu verwerten. Die Forscher koppelten die neuen genetischen Produktionsanweisungen an dieses Enzym. Zellen, die sich die Anweisungen nicht merken konnten, starben ab, weil sie auch RubisCo "vergaßen" und damit ihre Nahrungsgrundlage verloren. Die überlebenden Zellen mit dem "besseren Gedächtnis" vermehrten sich und gaben die Produktionsanweisungen weiter.
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In Tests produzierten die manipulierten Mikroben deutlich mehr Mevalonat als ein Kontrollstamm. Den Forschern zufolge ist ihr System zur Kohlenstofffixierung wirtschaftlicher als frühere Ansätze mit C. necator. Sie sehen Potenzial, die Methode auf andere Mikrobenstämme auszuweiten.
Kovacs und ihr Team hoffen, mit ihrer Forschung einen Beitrag zum Kampf gegen den Klimawandel leisten zu können. Allerdings räumen sie ein, dass Mevalonat nicht in den Mengen benötigt wird, die für eine signifikante CO2-Reduktion nötig wären. Zukünftige Forschung könnte sich daher auf Wertstoffe konzentrieren, die in größeren Mengen produziert werden.