Doorbraak in itaconzuur onderzoek

TNO ontdekt genen cruciaal voor de biotechnologische productie van itaconzuur

16 juli 2008 - TNO heeft drie genen ontdekt die betrokken zijn bij de productie van itaconzuur. Deze genen zijn cruciaal voor de optimalisatie van de biotechnologische productie van itaconzuur.

Itaconzuur staat op de DOE top 12 lijst van chemicaliën vanwege zijn potentie om als centrale bouwsteen gebruikt te worden in de biotechnologische productie van chemicaliën. Daarnaast is itaconzuur een waardevolle co-monomeer in de productie van polymeren. Itaconzuur wordt momenteel geproduceerd door microbiële fermentatie, maar door de lage opbrengsten is het toepassingsspectrum beperkt. Met de door TNO ontdekte genen is de weg geopend om door middel van metabolic engineering de itaconzuuropbrengst te verhogen. Drie patentaanvragen zijn ingediend over deze ontdekkingen.

Microbiële productie itaconzuur

Sinds de jaren 60 wordt itaconzuur op commerciële schaal geproduceerd via microbiële fermentatie waarbij gebruikt wordt gemaakt van de schimmel Aspergillus terreus. Ondanks 60 jaar onderzoek naar de productie van itaconzuur, zijn er tot op heden geen grote doorbraken bereikt. De huidige productieniveaus zijn grotendeels te vergelijken met die van 40 jaar geleden. Metabolic engineering kan toegepast worden om een doorbraak in de productieniveaus van dit microbiële productie proces te bewerkstelligen. Echter, tot op heden was deze aanpak niet mogelijk, omdat de genen betrokken bij de biosynthese van itaconzuur niet bekend waren.

Wetenschappelijke doorbraak

In samenwerking met BASF in het kader van BASF's groeicluster Witte Biotechnologie, heeft TNO haar clone-based array aanpak toegepast om die genen te identificeren die cruciaal zijn in de productie van itaconzuur. "Het voordeel van deze aanpak is dat hij onbevooroordeeld is en dat je een meervoudige bevestiging krijgt dat een gen relevant is" licht Mariët van der Werf, projectmanager voor het itaconzuurproject bij TNO toe. Gebruikmakend van deze aanpak is niet alleen het cis-aconitate decarboxylase gen (itaconzuur-vormend) ontdekt, maar ook twee andere genen die betrokken zijn bij de productie van itaconzuur. "Dit is het eerste voorbeeld waarvan wij weten dat transcriptomics nuttig was in metabolic engineering" stelt Stefan Haefner, projectmanager voor het itaconzuurproject bij BASF. De genen zijn tot expressie gebracht en het is aangetoond dat zij inderdaad belangrijk zijn voor itaconzuurproductie. Drie patentaanvragen zijn ingediend over deze ontdekkingen.

Itaconzuur

Itaconzuur is een onverzadigd C5-dicarboxylzuur. Het heeft specifieke gunstige eigenschappen en heeft de potentie om een centrale bouwsteen te worden in de productie van een groot scala aan chemicaliën en is een waardevolle co-monomeer in de productie van polymeren.