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Göttingen Göttinger Forscher entdecken neue Biokatalysatoren
Campus Göttingen Göttinger Forscher entdecken neue Biokatalysatoren
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14:00 06.02.2019
Neue Biokatalysatoren entdeckt: Göttinger Wissenschaftler kontrolliert bakterielles Wachstum nach Phytase-Screening. Quelle: R
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Göttingen

Phosphat ist als Schlüsselelement an vielen Prozessen im Körper beteiligt und essenziell für die globale Nahrungsmittelproduktion – zum Beispiel in der Landwirtschaft. Forscher der Universität Göttingen haben jetzt eine Methode entwickelt, um neue Enzyme aus der Umwelt aufzuspüren, mit denen Phosphat freigesetzt werden kann.

Damit können auch neue und bessere „phytasebasierte Prozesse“ für die industrielle Anwendung in der Biotechnologie und im Bereich umweltverträglicher Technologien entwickelt werden, heißt es in einer Mitteilung der Universität Göttingen. Unter anderem könnten damit neue Wege einer umweltschonenden Düngung erschlossen werden. Die Ergebnisse der Studie seien jetzt in der Fachzeitschrift mBio erschienen.

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Phytasen aus komplexen Umweltproben

Eine Arbeitsgruppe um Professor Rolf Daniel vom Institut für Mikrobiologie und Genetik der Universität Göttingen erarbeitet standardisierte Methoden, um neuartige Phosphatasen und Phytasen aus komplexen Umweltproben zu isolieren, heißt es weiter in der Mitteilung. Um organisch gebundenes Phosphat nutzen zu können, seien Enzyme wie Phytasen und Phosphatasen nötig.

Prof. Dr. Rolf Daniel Quelle: R

„Die derzeit kommerziell eingesetzten Phytasen stammen aus der Kultivierung einzelner Stämme von Mikroorganismen“, erklärt Daniel. Dabei werde viel Potenzial zur Entwicklung neuer, effektiverer Prozesse durch den Einsatz verbesserter Enzyme verschenkt. Phosphate werden als Düngemittel in großen Mengen in der konventionellen Landwirtschaft eingesetzt. Die zunehmende Erschöpfung der natürlichen Phosphor-Ressourcen und die Belastung der Phosphor-Lagerstätten mit Schwermetallen machten neue Strategien zur Gewinnung und zum Recycling von Phosphaten dringlicher.

Die jetzt entwickelte Methode basiere auf der Durchmusterung von eigens konstruierten Genbibliotheken aus dem gesamten Genpool von Organismen in verschiedenen Lebensräumen. Die Forscher entnehmen dafür Proben aus Sedimenten und Erdreich und klonieren die Gesamt-DNA, erklärt die Uni-Pressestelle weiter. Anschließend werde beobachtet, welche Aktivitäten sich in diesen Genbibliotheken entwickeln.

Innovatives Screeningverfahren

Dabei werde eine innovatives Screeningverfahren angewendet, in dem Phytat als Phosphatquelle dient. Damit habe die bislang größte Vielfalt an Phosphatasen und Phytasen identifizieren werden – darunter auch neue Phytase-Subtypen mit bislang vollkommen unbekannten funktionellen Gruppen und neuen Eigenschaften.

Phosphatasen und Phytasen sind natürliche Biokatalysatoren, die eine zentrale Rolle bei vielen Stoffwechselprozessen spielen und zur Freisetzung von organisch gebundenem Phosphat beitragen, erklären die Wissenschaftler der Gruppe. Phytasen seien dabei auf den Abbau der in Getreide und vielen anderen Pflanzen vorkommenden Phytaten spezialisiert. Sie würden bereits in der Futtermittelindustrie als Zusatzstoff des Futters verwendet. Damit werde bei der Fütterung von Nicht-Wiederkäuern wie Schweinen oder auch Geflügel verhindert, dass das natürlich in der pflanzlichen Nahrung enthaltene Phosphat ungenutzt den Darm passiert, in die Gülle abgegeben wird und so die Umwelt belastet. Auch vor diesem Hintergrund werde den Phytasen ein großes Marktpotenzial zugemessen.

Von Ulrich Schubert

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