Fermentationstechnik - apl. Prof. Dr. Karl Friehs

Die Arbeitsgruppe Fermentationstechnik wird von apl. Prof. Dr. Karl Friehs geleitet. Forschungsschwerpunkte bilden einerseits die Fermentationstechnik und Aufarbeitung von Proteinen und Plasmid-DNA, andererseits Metabolic Engineering im Rahmen der Stammentwicklung. Die Arbeitsgruppe ist über die Technologieplattform Fermentationstechnik direkt mit dem Bielefelder Centrum für Biotechnologie (CeBiTec) verknüpft und führt im Rahmen dessen auch Fermentationen für andere Arbeitsgruppen durch. Dr. Joe Max Risse leitet die Plattform. Die Herstellung extrazellulärer Proteine mit Hilfe Gram-negativer Bakterien ist ein Forschungsschwerpunkt. Hierfür stehen Methoden der angewandten Molekulargenetik, der Bioverfahrenstechnik und der Reaktionstechnik zur Verfügung. Neue Arbeitsgebiete umfassen den mikrobiellen und enzymatischen Abbau von Ölen und Fetten sowie die Entwicklung phototropher Prozesse und die Biogasgewinnung.

Kultivierung von Mikroorganismen
Gram-negative und Gram-positive Bakterien werden ebenso wie eine Reihe von eukaryotischen Mikroorganismen in Submerskultur fermentiert. Diese Organismen schließen u.a. Escherichia coli, Klebsiella planticola, diverse Bacillus sp., Streptomyces sp., Pichia pastoris und Protozoen wie Euglena gracilis ein. Die Kultivierungsbedingungen und Prozessstrategien werden optimiert, um maximale Konzentrationen an Produkten wie rekombinante Proteine, Plasmid-DNA oder Polysacharide zu erreichen. Bioraffineriekonzepte stehen aktuell ebenfalls im Mittelpunkt des Interesses. So wird die Produktion von hochwertigen Stoffen durch phototrophe Kultivierungssysteme wie Algen untersucht. Reststoffe aus diesen Prozessen können durch spezielle Populationen von Mikroorganismen in Biogasanlagen genutzt werden.

Aufarbeitung biotechnologischer Produkte
Forschungsgegenstände auf diesem Gebiet bilden die Trennung und Reinigung von insbesondere rekombinanten Proteinen und Plasmid-DNA, aber auch von speziellen Polysacchariden. An rekombinanten Proteinen interessiert das ganze Spektrum von technischen Enzymen für Anwendungen in z.B. Bioethanolprozessen bis zu humanen Transkriptionsfaktoren, die im Rahmen der Stammzellforschung von Interesse sind. Ein Hauptziel besteht darin, rekombinante Proteine extrazellulär herstellen zu können, auch wenn der Wirt ein Gram-negatives Bakterium darstellt. Dieses kann u.a. durch die Co-expression von Bacteriocin freisetzenden Proteinen, die die äußere Membran durchlässig werden lassen, erreicht werden oder die Konstruktion von Sekretionsstämmen durch Gen–Deletionen. Verschiedene Pseudoaffinitätswechselwirkungen werden in adsorptiven als auch extraktiven Aufarbeitungsstufen genutzt. Extraktionsprozesse sind sogar für die Aufarbeitung von Plasmid-DNA von besonderem Interesse. Plasmid-DNA wird für die Anwendung als Vektoren in der Gentherapie und der genetischen Impfung gewonnen.

Metabolic Engineering
Durch angewandte Molekulargenetik werden Stämme für die Produktion von bestimmten Stoffen konstruiert und für die Bioverfahrenstechnik und Aufarbeitung optimiert. Dabei werden gegenseitige Wechselwirkungen intensiv erforscht.

 

Publikationen