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Entwicklung von Transglutaminasen für die Quervernetzung von Proteinen aus nachwachsenden Rohstoffen
Finanzierung:
Haushalt;
Transglutaminasen sind vielfältig einsetzbare Enzyme mit Anwendungen in der Medizin/Pharmakologie (z. B. PEGylierung therapeutischer Proteine, der Holz- und Bindemittelindustrie, der Nahrungsmittelindustrie (z. B. Quervernetzung von Molkeproteinen, der Textil- und Lederindustrie (z. B. Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Keratinfilmen aus Wolle, sowie der Abfallindustrie (z. B. Quervernetzung von biologischen Reststoffen).
 
Dem Team um den Wissenschaftler Prof. Dr. Markus Pietzsch von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg gelang es im Jahre 2008 erstmals, eine mikrobielle Transglutaminase in rekombinanter Form in E. coli in löslicher Form herzustellen.
 
Vorangegangene Arbeiten vorwiegend waren fehlgeschlagen, so dass für Anwendungen bis dahin vor allem in der Lebensmitteltechnologie ausschließlich auf das Wildtypenzym zurückgegriffen werden musste. Außerdem waren dadurch über lange Zeit Verbesserungen des Enzyms mittels molekularbiologischer Methoden nicht möglich.
 
Auf der Basis des entwickelten Expressionssystems wurde das Enzym von der AG Pietzsch zwischenzeitlich mittels Random- und Directed Evolution so verbessert, dass einzelne Varianten eine um 100% höhere spezifische Aktivität und eine um 270 % höhere Thermostabilität besitzen [Buettner et al., 2012; Marx et al., 2008] . Außerdem wurde ein Produktionsverfahren entwickelt, mit dem große Mengen an aktiver Transglutaminase hergestellt werden können [Sommer et al., 2012; Sommer et al., 2011]. Ein erteiltes Patent beschreibt die Verwendung der rekombinanten Transglutaminase als Quervernetzer zur Herstellung von Holzwerkstoffen (z. B. Spanplatten) [van Herwijnen et al., 2009]. Außerdem eignet sich die Transglutaminase-Technologie zur Herstellung von Folien aus Proteinen [Patzsch et al., 2010] und für die Modifikation (HESylierung) therapeutischer Proteine [Besheer et al., 2009].
 
Kürzlich wurde die Substratspezifität des Enzyms mittels immobilisierter Tripeptid-Bibliotheken aufgeklärt und damit Grundlage für die weitere Verbesserung des Enzyms gelegt [Male ević et al., 2015].

Schlagworte

Transglutaminase, application, material sciences, optimization, recombinant production
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