Enzymology of Xylose Utilization in Yeast

Xylose stellt eine Hauptkomponente in pflanzlicher Biomasse dar. Land- und Forstwirtschaft produzieren jährlich riesige Mengen an xylosereichen Abfallstoffen, welche nicht oder nur sehr unzureichend Verwertung finden. Mikroorganismen sind in der Lage, eine Reihe von wirtschaftlich interessanten, wertgesteigerten Produkten aus Xylose herzustellen. Aus Sicht der Nutzung von erneuerbaren Energiequellen ist die Umwandlung von Xylose in Ethanol von herausragender Bedeutung, wobei Ethanol als umweltfreundlicher Treibstoff für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden kann. Ein allgemein bekannter und technologisch etablierter Produzent von Ethanol ist die Bäckerhefe, welche jedoch nicht in der Lage ist, Xylose zu verwerten. Ein wichtiges Ziel weltweiter Forschungsaktivitäten ist es daher, diese Hefe mit den nötigen physiologischen Fähigkeiten auszustatten, wobei man sich der Mittel der Gentechnik bedient. Eine wesentliche Voraussetzung für die erfolgreiche Änderung des Bäckerhefestoffwechsels ist die genaue Kenntnis von Struktur und Funktion der beteiligten Enzyme im Kontext des gesamten Umfeldes innerhalb der lebenden Zelle. Das vorliegende Projekt hat mit seinen Ergebnissen wichtige neue Erkenntnisse geliefert, die einerseits das Verständnis der Wirkunsgweise zweier Schlüsselenzyme des Xylosestoffwechsels, nämlich Xylose Reduktase und Xylitol Dehydrogenase, betreffen und andererseits die Basis für die gezielte Veränderung der Eigenschaften der Xylose Reduktase bilden. Ein disziplinübergreifender Ansatz zwischen Biochemie, Biotechnologie, Strukturchemie und organischer Chemie wurde im Rahmen von nationalen und internationalen Kooperationen gewählt.