Deutscher Zukunftspreis 2002:
Sanfte Chemie mit biologischen Katalysatoren
Technisch hergestellte Enzyme sind heute unverzichtbare Hilfsmittel
bei der Produktion von Medikamenten und in der Lebensmittel-,
Papier- und Textilindustrie.
In lebenden Organismen laufen chemische Reaktionen mit Hilfe von Biokata-
lysatoren, so genannten Enzymen, die zu den Eiweißen gehören, ab. Der
Mensch nutzt diese Fähigkeit schon lange bei der Herstellung von Käse, Brot,
Bier und Wein. Heute isoliert man Enzyme aus Zellen, um ihre spezifischen
Fähigkeiten zu nutzen.
Enzyme benötigen – um die gewünschte Leistung zu erbringen – häufig soge-
nannte Redox-Kofaktoren. Im lebenden Organismus ist dies unproblematisch,
weil der Organismus diese Stoffe regeneriert. Isoliert man jedoch ein Enzym
für technische Anwendungen, wird der Kofaktorverbrauch zum Problem: Es
wird eine große Anzahl von Kofaktor-Molekülen benötigt, deren Herstellung
sehr teuer ist. So konnten viele Enzyme bislang nur sehr eingeschränkt als
biologische Katalysatoren genutzt werden.
 Gewinner des Deutschen Zukunftspreises 2002Prof. Dr. Maria-Regina Kula (re.) und Priv.-Doz. Dr. Martina Pohl (Institut für Enzymtechnologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf im Forschungs- zentrum Jülich) |
Hier setzen die Arbeiten von Prof. Maria-Regina Kula, ehem. Direktorin des Insti-
tutes der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf im Forschungszentrum Jülich,
an. Sie isolierte das Enzym Formiatdehydrogenase (FDH) aus der Hefe Candida
boidinii.
Das Enzym eignet sich als Hilfsenzym für eine große Anzahl von Enzymen. Um als
Katalysator zu dienen, bedarf es lediglich der Ameisensäure und erzeugt daraus
Kohlendioxid. In einem zweiten Schritt konnte das Enzym für den Einsatz in tech-
nischen Prozessen stabilisiert werden. Die Stabilisierung wurde unter der Leitung
von Privatdozentin Dr. Martina Pohl durch gentechnische Modifikation erreicht.
Mit diesen von den beiden Forscherinnen entwickelten Biokatalysatoren ist es
nun möglich, in diesen Bereichen "sanfte Chemie" einzusetzen. Enzyme als Kata-
lysatoren arbeiten mit Wasser als Lösungsmittel und unter milden Reaktionsbe-
dingungen. Das ist ihr Vorteil gegenüber konventionellen chemischen Verfahren,
bei denen mit umweltbelastenden organischen Lösungsmitteln bei höheren Tem-
peraturen gearbeitet wird und mehr Abfallstoffe entstehen.
Foto: Ansgar Pudenz/Deutscher Zukunftspreis
