CO2Biotech - biofactur-e - CO2-basierte Bioproduktionsplattform für Cystein, Aspartat und Glycolat via (elektro-)enzymatischem Methanol (TP C)

Abstract

Das Verbundvorhaben „biofactur-e“ adressierte eine der drängendsten Herausforderungen der modernen industriellen Bioökonomie: die Etablierung einer nachhaltigen, CO2-basierten Wertschöpfungskette, die fossile Rohstoffe durch die intelligente Nutzung von C1-Körpern substituiert. Das übergeordnete Gesamtziel des Konsortiums, bestehend aus der Wacker Chemie AG, b.fab GmbH, Proteineer GmbH, dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), der Charité – Universitätsmedizin Berlin und dem DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI), lag in der Entwicklung einer integrierten Plattformtechnologie. Diese sollte die Prozessschritte von der elektro-enzymatischen Umwandlung von CO2 zu Methanol bis hin zur fermentativen Verwertung dieses grünen Methanols durch metabolisch optimierte Escherichia coli-Stämme nahtlos verknüpfen, um die industriell relevanten Zielprodukte Cystein, Aspartat und Glycolat herzustellen. Die spezifische Aufgabenstellung der Proteineer GmbH innerhalb dieses Verbundes bestand in der Entwicklung und Bereitstellung einer hochleistungsfähigen bioinformatischen Infrastruktur – dem „GeneStore“. Die Aufgabe von Proteineer war es, eine Software-Plattform zu schaffen, die Big-Data-Analysen, KI-gestützte Aktivitätsvorhersagen und Patentanalysen (Freedom-to-Operate) vereint, um den Projektpartnern maßgeschneiderte Enzymkandidaten bereitzustellen. Die Ausgangslage war durch eine fundamentale Diskrepanz in der Biotechnologie gekennzeichnet: Während die Kosten für DNA-Sequenzierung dramatisch gefallen sind und Datenbanken - wie das Sequence Read Archive (SRA) - auf Petabyte-Skala anwachsen, fehlten adäquate Werkzeuge, um diese „Dunkle Materie“ der Proteine effizient nach funktionalen Enzymvarianten zu durchsuchen. Diese Werkzeuge entwickelte Proteineer im Projektkontext.