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News: Neues Futter für Hefe

Die sichersten und effektivsten Mikroorganismen, die zur Fermentation von Zucker zu Ethanol eingesetzt werden können, sind die Bierhefen (Saccharomyces cerevisiae) und ihre engsten Verwandten. Ein wichtiger Zucker aber trifft leider nicht ihren Geschmack: Sie sind unfähig, Xylose umzuwandeln. Eine genetisch veränderte Bierhefe ist jetzt auch dazu in der Lage.
Eine Hefe, die sowohl Glucose als auch Xylose in Ethanol umzuwandeln vermag, könnte die industrielle Produktion von Ethanol aus Celluloseabfall ermöglichen. Abfälle, wie Holz, Papier oder landwirtschaftliche Rückstände wären ideale, leicht verfügbare und kostengünstige Quellen für fermentierbare Zucker, aus denen zum Beispiel Treibstoff gewonnen werden könnte. Bisher waren diese Ressourcen aber nicht effektiv zu nutzen, da die Materialien zu einem großen Teile aus Xylose bestehen. Diese kann von Hefen wie Candida oder Pichia umgesetzt werden, doch arbeiten diese Organismen bei weitem nicht so wirkungsvoll wie Saccharomyces. Außerdem sind die bisher einsetzbaren Hefen nicht sehr tolerant gegenüber Ethanol, so daß sie völlig ungeeignet für Massenproduktionsprozesse sind.

Bei der Bildung von Ethanol aus Xylose besteht der erste Schritt aus der enzymatischen Umwandlung des Ausgangszuckers in Xylulose. Während Saccharomyces nicht in der Lage ist, Xylose zu verarbeiten, stellt die Xylulose für sie kein Problem dar. Hier setzten Nancy Ho und ihre Kollegen vom Laboratory of Renewable Resources an der Purdue University mit ihrer Arbeit an.

Es wurden drei Gene in die Saccharomyces-Hefe transferiert, von denen jedes für die Produktion eines wichtigen Enzyms zum Abbau von Xylose verantwortlich war. So stellten sie rekombinante Hefen her, die voll funktionsfähige Zusatzgene und damit ebenfalls funktionsfähige Enzyme zur Xylose-Fermentation besaßen. Während sie nun auch Xylose umwandeln konnten, verloren die Hefen nicht ihre Fähigkeit, Glucose als Substrat zu nutzen.

Nach Meinung der Wissenschaftler werden die Hefen ihre neugewonnenen Fähigkeiten auch in kommenden Generationen beibehalten. Sie werden weiterhin beide Zucker fermentieren können, was eine industrielle Großproduktion von Ethanol aus Cellulose ermöglichen würde.

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