ERA-NET Marine Biotechnologie: META-MINE – Durchmusterung der Mikrobiome holzverwertender mariner Muscheln auf Lignocellulose-abbauende Enzyme (META-MINE)

Lignocellulose ist ein noch weitestgehend ungenutzter, nachwachsender Rohstoff, dessen industrielle Verwertung im Sinne nachhaltiger Nutzung dringend intensiviert werden muss. Lignocellulose bildet die Zellwand verholzter Pflanzen und dient ihnen als Strukturgerüst. Jedes Jahr entstehen auf der Erde Milliarden von Tonnen Biomasse durch den natürlichen Vorgang der Photosynthese, ein signifikanter Teil dieser Biomasse besteht aus Lignocellulose. Durch die dichte Struktur und Verknüpfung ist Lignocellulose nur schwer zugänglich und findet entsprechend bisher beispielsweise in der chemischen Industrie nur wenig Verwendung. Hier kommen Bioraffinerien ins Spiel, die einen aussichtsreichen Ansatz für eine effiziente Nutzung nachwachsender Rohstoffe darstellen. Der kritische Schritt beim Einsatz von Lignocellulose als Ausgangsmaterial liegt in der enzymatischen Umsetzung zu löslichen Zuckern und Lignin. Die bisher zur Anwendung kommenden Enzyme sind bei weitem nicht optimal und es besteht die Notwendigkeit für effizientere und robustere Enzyme für den Lignocelluloseabbau. Der Schiffsbohrwurm ist trotz seines Namens kein Wurm, sondern eine Muschel-Art mit wurmartig gestrecktem Körperbau. Er ist ein sehr robuster Meeresbewohner, der weltweit ernste Schäden an jeglichem im Meerwasser befindlichen Holz verursacht. Von besonderem Interesse ist der Verdauungstrakt, indem das zerkleinerte Holz mittels spezieller Enzyme abgebaut wird, welche von einer Gemeinschaft symbiontischer Mikroorganismen im Kiemengewebe sekretiert werden. Diese symbiontischen Mikroorganismen sind auf die Verwertung von Lignocellulose spezialisiert und erreichen dies durch einen besonderen Enzymcocktail in einer definierten physiochemisch-stabilen Umgebung. Durch Identifizierung und Untersuchung der daran beteiligten Gene und Enzyme haben wir die Möglichkeit, im Hinblick auf einen effizienten und nachhaltigen enzymatisch katalysierten Lignocelluloseabbau einen großen Schritt vorwärts zu kommen.