Neue Enzyme aus Algen für die Bioindustrie

Der heimische Zuckertang enthält nützliche Enzyme für die Bioindustrie

„REA“ ist das Kürzel für das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt, in dem das Unternehmen CRM – Coastal Research & Management, die Hochschule Bremen und das Uniklinikum Kiel Enzymen aus heimischen Algen auf der Spur sind. Coronabedingt in den vergangenen Wochen gebremst, läuft das Forschungsprojekt jetzt auf Hochtouren. Über zweihundert biotechnologisch nutzbare Enzyme wurden anhand der Gensequenzen identifiziert. Auch die für diagnostische oder therapeutische Zwecke angestrebte Kopplung von Algenenzymen mit Antikörpern wird vorbereitet.

Algen spielen für die Erde eine besondere Rolle: in der Erdgeschichte waren sie es, die den Sauerstoff das erste Mal in die Atmosphäre brachten – als mikrobielle Frühform – und das Leben, wie wir es heute kennen, ermöglicht haben. Heute liefern Algen den Sauerstoff für jeden zweiten unserer Atemzüge. Außerdem enthalten sie eine Vielzahl von Substanzen, die nutzbar sind. Die Gruppe der Makroalgen, die nach ihrem Farbspektrum in Grün-, Rot- und Braunalgen aufgeteilt werden, sind wahre Molekül-Manufakturen. Ein Beispiel sind die kunstvoll konstruierten Zuckermoleküle in Makroalgen, die vielfältig auf- und abgebaut und umgeformt werden. Die bekanntesten dieser Zuckerverbindungen sind Agar-Agar, Carrageen und Alginat – langkettige Zuckerverbindungen, die hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie als natürliche Texturgeber, Verdicker oder Stabilisatoren eingesetzt werden. Auch in Farb-, Photo-, Medizin- oder Laborprodukten werden diese speziellen Algenmoleküle eingesetzt. Etwas exotischere, ebenfalls in der Industrie verwendete Zuckerverbindungen, sind Laminarin, Fucoidan, Furcellaran und Ulvan. Wer, wenn nicht die Algen, besitzen die Werkzeuge, diese Moleküle herzustellen und zu modifizieren? In der biochemischen Welt heißen diese Werkzeuge „Enzyme“.

Eine hohe Produktqualität in der Bioökonomie hängt von wirksamen Enzymen in zahlreichen Sektoren ab (Lebensmittel, Futtermittel, Biokraftstoffe, Aromen, Chemikalien, Medizin usw.). Algen bieten ein großes Potenzial für die Entwicklung neuer und / oder besserer Enzyme. Redoxenzyme aus Algen (REAs) sind mögliche neue attraktive Produkte in der Bioindustrie, da viele Produktverfeinerungen der Biotech-Industrie auf Redoxreaktionen beruhen. Vor allem kleine Enzyme sind ideal, um gentechnisch optimiert und angepasst zu werden. Und Redoxenzyme aus Algen sind – so die Ergebnisse aus einem Vorläuferprojekt – eher klein.

Seit dem 1.2.2020 gehen das Kieler Unternehmen Coastal Research & Management (CRM), das Universitätsklinikum Schleswig-Holstein und die Hochschule Bremen gemeinsam in dem Forschungsprojekt „REA“ der Frage nach, welches Anwendungspotenzial in Algenenzymen steckt.
Dieses vom BMBF mit 1,1 Mio. Euro geförderte Projekt zielt insbesondere darauf ab, das enorme Potenzial bisher unerforschter kleiner Redoxenzyme aus marinen Algen (REAs) „anzuzapfen“.
Dabei stehen zwei Hauptziele im Vordergrund: 1. die Entwicklung eines überlegenen, wettbewerbsfähigen REA als Markerenzym und 2. die Einrichtung eines branchenorientierten Dienstes auf der Grundlage einer algenbezogenen Protein- bzw. Enzymdatenbank.

Dabei werden die Kundenbedürfnisse in der Industrie und das Potenzial von Proteinen in Einklang gebracht. Die Forschungspartner arbeiten daran, die Algenenzyme, die eine herausragende Position in der Bioindustrie einnehmen könnten, in die Anwendung zu bringen.
Aus wirtschaftlicher Perspektive macht das Sinn, denn der Enzymmarkt „boomt“: 2017 beispielsweise stieg der weltweite Umsatz in diesem Sektor um 6,7% auf 5,8 Milliarden Euro. Auch die Nachfrage nach Enzymen für die Diagnostik steigt. In diesem positiven Umfeld könnten die Redoxenzyme aus Algen zu einer Bereicherung der biotechnologischen Werkbank beitragen. Darüber hinaus verbessert die Einrichtung eines marktfähigen Dienstes auf der Grundlage einer „Algenenzym-Datenbank“ die Kosteneffizienz von Forschung und Entwicklung in der Bioökonomie. Funktionieren soll das vor allem dadurch, dass die Datenbank die vielfältigen Informationen über die Algenenzyme sortiert und abrufbar macht sowie eine mögliche industrielle Anwendung aufzeigt. Interessierte aus der Bioindustrie haben so die Möglichkeit, neue Enzyme zu „entdecken“.

Das Projekt „REA“ ist ein gutes Beispiel, wie Experten aus verschiedenen Bereichen ein leistungsstarkes Konsortium formen, das sich gegenseitig ergänzt. In diesem Konsortium kommen Fachkenntnisse aus Meeresökologie, Algenphysiologie, Proteincharakterisierung, Bioinformatik, rekombinante Produktion von Proteinen, Antikörpertechnik sowie Erfahrung in der Geschäftsentwicklung und Vermarktung zusammen.

CRM ist eine Plattform für unabhängige Experten im Küsten- und Meeresbereich. Mit diesem Erfolgsmodell ist CRM seit 25 Jahren mit über 250 Studien, Gutachten und Forschungsprojekten das erfolgreichste Unternehmen in seinem Bereich.
Als Partner in Netzwerken der Aquakultur, Marinen Biotechnologie und der nachhaltigen Nutzung der Meere ist CRM aktiv an der Fortentwicklung dieser Themen in Deutschland und Europa beteiligt.
Unsere Mission ist der Schutz und die nachhaltige Nutzung der Meere. Besonderes Augenmerk gilt dabei den SDGs (Sustainable Development Goals) der UN (insbesondere SDG 14) und ihrer Umsetzung.

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