Entwicklung von Designermolekülen
Metabolic Engineering arbeitet auf die biotechnologische Veränderung genetischer und regulatorischer Prozesse durch Deregulierung zellulärer Biosynthesewege hin, um die Produktion gewünschter Verbindungen zu erhöhen. Bei der angewandten Wissenschaft geht es um die Schaffung und Optimierung biotechnologischer Produktionsorganismen. Mit hochmodernen analytischen Methoden werden geeignete Zielstrukturen für die genetische Manipulation identifiziert und mathematische Modelle entwickelt, um die computergestützt optimierten Zellfabriken in der industriellen Biotechnologie einzusetzen. Da sich der Fokus beim Moleküldesign in den letzten Jahren verstärkt auf theoretische Modelle richtet, koordiniert das EU-finanzierte Projekt SYSINBIO (Systems biology as a driver for industrial biotechnology) nun Bemühungen auf europäischer Ebene. SYSINBIO nimmt beim modellorientierten Metabolic Engineering eine führende Rolle in Europa ein, und diese Aktivitäten resultierten in der Datenbank BioMet ToolBox. Sie enthält metabolische Modelle für verschiedene industrielle Mikroorganismen und mehrere Simulationswerkzeuge. SYSINBIO arbeitet derzeit an der Schaffung und Verbesserung metabolischer Modelle für die biotechnologische Optimierung von Produktionsorganismen. Koordiniert wurden bislang Forschungsarbeiten zur Entwicklung stöchiometrischer Modelle (für Reagenzien) und kinetischer Modelle (Energie, die durch Bewegung erzeugt wird). Das Projektteam demonstrierte, wie die koordinierte Entwicklung zuverlässigerer standardisierter mikrobieller Modelle die Modellberechnungen vereinfachen kann. Damit konnten Simulations- und Optimierungsalgorithmen eingesetzt werden, um genetische Modifikationen zu identifizieren, die die Biosynthese der gewünschten Substanzen deutlich steigern. Ein weiterer wichtiger Projektabschnitt von SYSINBIO war die Koordinierung der europäischen Aus- und Weiterbildung in diesem Forschungsfeld. Dadurch wurde die Beteiligung von Studenten an wichtigen Konferenzen sowie die Organisation verschiedenster fachspezifischer Kurse in Systembiologie gefördert. Die Projektergebnisse stärken langfristig die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Biotechnologie und regen den Dialog zwischen Akademie und Industrie an. Auch die wissenschaftliche Nachwuchsausbildung kann davon profitieren, zugleich werden die in dieser Branche eingesetzten Standards und Methoden verbessert.
