Die Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) ist eine Pflanzenart in der Familie der Kreuzblütler (Brassicaceae) und in Eurasien relativ häufig.
Stärke ist nicht nur Bestandteil vieler Nahrungsmittel wie Kartoffeln und Mais, sondern auch ein interessanter Stoff für die Industrie. Forscher der ETH Zürich haben nun das Stärke-Produktionssystem aus einer Pflanze in Hefezellen eingebaut. Mit einem solchen System liesse sich Stärke allenfalls auch für bestimmte Anwendungen optimieren.
Stärke begegnet uns im Alltag an unerwarteten Stellen, zum Beispiel wird Papier damit beschichtet. Ausserdem ist sie für die Herstellung biologisch abbaubarer Werkstoffe interessant. Bisher liess sich Stärke allerdings nur aus Pflanzen und Algen gewinnen. Forschenden um Barbara Pfister und Samuel Zeeman von der ETH Zürich ist es gelungen, Hefezellen zu Stärke-Produzenten umzubauen, wie die Hochschule am Mittwoch mitteilte.
Erbgut der Ackerschmalwand
Pfister entnahm dem Erbgut der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana die Baupläne für sieben Enzyme, die an der Stärke-Herstellung beteiligt sind. Diese setzte sie in die Hefezellen ein, entfernte aber auch gleichzeitig einige Enzyme aus dem Hefe-Erbgut, die die Stärke-Synthese behindern würden. Namentlich solche, die den Speicherzucker der Hefen, Glykogen, abbauen.
Die Forschenden produzierten über 200 Hefestämme mit unterschiedlichen Kombinationen der Enzyme und untersuchten sie. Im Fachblatt «eLife» berichten sie nun von ihren Ergebnissen.
Ähnlich der Pflanzenstärke
Hefezellen mit allen sieben Enzymen erzeugten demnach Stärke, die jener der Ackerschmalwand stark ähnelte, andere - mit nur einigen der sieben Enzyme - stellten gar keine Stärke her oder aber Stärke-Moleküle mit verschieden ausgeprägten Veränderungen. «Die Stärke-Synthese ist nicht linear», erklärte Zeeman gemäss der Mitteilung. «Fällt ein Enzym aus, arbeiten die verbleibenden trotzdem weiter und bauen einfach ein etwas anderes Produkt.»
In erster Linie sei das Hefesystem ein Forschungsinstrument, so Zeeman weiter. Man könne damit die Stärke-Herstellung in allen Einzelschritten genau untersuchen. «Das ist viel schneller und einfacher als in Pflanzen.» Es sei aber auch denkbar, in dem Hefe-System neuartige Modifikationen an der Stärke auszuprobieren, um sie für bestimmte Einsatzgebiete oder industrielle Anwendungen zu optimieren.sda
