LOEWE Zentrum für
Insektenbiotechnologie
& Bioressourcen

Enzyme für die technische Anwendung

Prof. Dr. Andreas Vilcinskas

Im Bereich der industriellen Biotechnologie besteht ein stetig wachsender Bedarf nach neuen Enzymen. Auch für die Biokraftstofferzeugung und die Synthese von Feinchemikalien werden in zunehmendem Umfang enzymatische Prozesse angewandt. Insekten sind – zum Teil mit Hilfe symbiontischer Mikroorganismen – in der Lage, verschiedenste Substrate als Nahrungsquellen aufzuschließen. Ebenso existieren bei entsprechend angepassten Insekten Abbaumechanismen für die meisten Pestizide und Pflanzengifte. Auch besitzen fast alle Insekten Mechanismen zur enzymatischen Zerstörung von potentiell pathogenen Mikroorganismen. Hormone, Pheromone sowie verschiedene Abwehrsubstanzen und Cuticulabestandteile werden bei Insekten durch enzymkatalysierte Reaktionen synthetisiert, die durch klassische organisch-chemische Verfahren nicht oder nur mit hohem Aufwand imitiert werden können.

Derzeit werden durch die Fraunhofer-Projektgruppe „Bioressourcen” folgende Projekte zur Entwicklung von Insektenenzymen bearbeitet:


Gluten-abbauende Enzyme

In Kooperation mit der Arbeitsgruppe um Prof. Holger Zorn (Justus-Liebig-Universität Gießen) werden aus Getreideschädlingen Enzyme gewonnen, die für die Herstellung Gluten-freier Lebensmittel eingesetzt werden sollen.


Keratin-abbauende Enzyme

Keratin als Hauptbestandteil von Federn, Wolle und Leder fällt in großen Mengen bei der Geflügelzucht oder in Form von Altkleidern an. Für die Verwertung dieser äußerst widerstandfähigen Nebenprodukte werden Enzyme aus symbiontischen Bakterien der Kleidermotte untersucht.


Lysozyme

Hühnereiweiß-Lysozym wird bereits in großem Umfang für die Konservierung von Lebensmitteln eingesetzt. Der Wirkmechanismus beruht auf der Zerstörung von Bakterienzellwänden. Der Asiatische Marienkäfer ist in der Lage, zehn unterschiedliche Lysozyme zu produzieren. Diese werden im Hinblick auf mögliche Anwendungen untersucht.


Biofilm-abbauende Enzyme

Biofilmbildung auf Prothesen, Kathetern und in Hämodialysegeräten ist für einen Großteil der in Krankenhäusern erworbenen Infektionen verantwortlich. Die Auffindung Biofilm-abbauender Enzyme erfolgt mit Hilfe von Modellbiofilmen und durch Detektion freigesetzter Kohlenhydrate.

Mitarbeiterin: Anke Gökçen


Gerinnungsfördernde Enzyme

Im Sekret der für die Madentherapie eingesetzten Larven der Goldfliege Lucilia sericata wurden in Kooperation mit der Arbeitsgruppe um Prof. Klaus T. Preissner (Justus-Liebig-Universität Gießen) Enzyme identifiziert, die die menschliche Blutgerinnungskaskade aktivieren.


Enzymatische Kohlenwasserstoffsynthese

Alkane und Alkene kommen als wasserabweisende Komponenten der Insektencuticula vor. Außerdem dienen sie einigen Arten als Pheromone oder sind Bestandteil von Wehrsekreten. Eine mögliche Nutzung der an der Synthese beteiligten Enzyme für die Herstellung von Dieselkraftstoff wird untersucht.

Mitarbeiterin: Lea Talmann