Etablierung eines Wasserstoffsensor-Plattformorganismus für die gerichtete Entwicklung einer kontinuierlichen, durch Photosynthese angetriebenen Wasserstoffproduktion

Es wurden bisher große Anstrengungen unternommen, um die H2-Produktion in Cyanobakterienkulturen zu optimieren. Der Durchbruch zur Ermöglichung einer kontinuierlichen H2-Produktion in Cyanobakterien wurde jedoch noch nicht erreicht. Daher sind weitere Forschungen und alternative Ansätze erforderlich, um die bekannten und noch unbekannten Einschränkungen zu überwinden und die photosynthesegetriebene H2-Produktion für biotechnologische Anwendungen zugänglich zu machen. Ziel des Projekts ist es daher, einen Cyanobakterien-Plattformstamm zu entwickeln, der zur systematischen Optimierung der H2-Produktion verwendet werden kann. Insbesondere wird ein auf H2 ansprechendes Reportersystem im cyanobakteriellen Modellstamm Synechocystis sp. PCC 6803 entwickelt, der den optischen Nachweis von in der Cyanobakterienzelle produziertem H2 ermöglicht. Dementsprechend bildet dieses Projekt die Grundlage für zukünftige Untersuchungen, zum Beispiel für ein systematisches Screening von Mutantenbibliotheken und die Auswahl derjenigen, die für die H2-Produktion durch die wirtsspezifische Hydrogenase vorteilhaft sind.

Establishing a hydrogen-sensing platform organism for the directed evolution of continuous, photosynthesis-driven hydrogen production

Great effort has been made to optimize H2 production within cyanobacterial cultures. Nevertheless, the breakthrough to enable continuous H2 production in cyanobacteria has not been achieved yet. Therefore, further research and alternative approaches are required to overcome the known as well as yet unknown limitations and to make photosynthesis-driven H2 production amenable for biotechnological applications. Hence, the project aims at designing a cyanobacterial platform strain that can be used for the systematic optimization of H2 production. In particular, a H2 responsive reporter system will be established in the cyanobacterial model strain Synechocystis sp. PCC 6803, which enables optical detection of H2 produced within the cyanobacterial cell. Accordingly, this project constitutes the basis for future investigations, e.g. for a systematic screening of mutant libraries and the selection of those that are beneficial for H2 production by the host-specific hydrogenase.