Quadrupol-Flugzeitmassenspektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Forschungsarbeiten des Instituts für Lebensmittelchemie konzentrierten sich in den vergangenen drei Jahren auf die Aufklärung des metabolischen Potenzials von Speisepilzen (Basidiomycota). Zellkulturen dieser komplexen Mikroorganismen bilden zahlreiche Wirk- und Aromastoffe, sekretieren aber auch eine beeindruckende Vielfalt an Enzymen. Im Zuge dieser Studien war das Maxis der erwartete proteinanalytische Schlüsselbaustein: Ab initio Sequenzierung unbekannter Enzyme, Rückübersetzung von Aminosäurepartialsequenzen, Ableiten degenerierter Primer für das Zielgen, PCR, 3‘-race, UTR-Primer (falls nötig), verifizieren über pUC57 Zwischenklonierung und blauweiß-Screening, Plasmide präparieren und danach sequenzieren waren Standardschritte zur Klonierung, Expression und Charakterisierung von Enzymen mit besonderen katalytischen Eigenschaften für die Lebensmittel-, Kosmetik- und Waschmittelindustrie. Durch die Beschaffung des QTOF Massenspektrometers ist ein kritisch gewordener instrumenteller Engpass beseitigt und die autarke Bearbeitung von Forschungsvorhaben möglich geworden. In der Etablierungsphase sind Partialsequenzen bereits bekannter Enzymisolate vermessen worden, um die Einarbeitung in die komplexe Software zu beschleunigen. Seither sind Feruloylesterasen, Chlorogenasen, Peptidasen sowie einige Oxidoreduktasen (Lipoxygenasen, Laccasen) aus Basidiomycota bearbeitet worden. Die oben geschriebene Vorgehensweise zur Bestätigung der Enzymidentität wäre ohne das QTOF MS unmöglich und erweist sich mehr und mehr als essentiell für die Publikation in gutklassigen Zeitschriften. Die LOXPsa1 war die erste aus einem Basidiomyceten beschriebene Lipoxygenase. Sie kann für die Bleichung von unerwünschten Pigmenten und zur Beeinflussung der Rheologie von Weizenmehlteigen genutzt werden. Feruloylesterasen aus drei verschiedenen Crepin-Klassen sowie eine Chlorogensäureesterase sind typische Enzyme xerophiler Organismen, die zum Aufschluss von lignifizierten Nebenstömen (Kleie, Schalen, Stroh), aber auch für die Verbesserung der Backeigenschaften von Weizenmehlteigen und der Bekömmlichkeit von Kaffee verwendet werden. Spezifische Peptidasen bieten einen Zugang zu geschmacksaktiven Arginyl-Dipeptiden, und Laccasen spalten Doppelbindungen in Precursormolekülen wie Anethol und Piperin zu Aromastoffen wie Anisaldehyd und Piperonal. Die mechanistische Aufklärung der -C=C-Spaltungsreaktion ist in Arbeit. Die Oxidation von Pigmenten wie Carotinoiden und Anthocyanen hat ebenfalls industrielle Dimensionen, wie eine Reihe von aktuellen Patentanmeldungen zusammen mit Industriepartnern belegt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Escherichia coli as a production host for novel enzymes from Basidiomycota. Biotech. Adv. 2014, 32(8), 1382-1395
K. Zelena, N. Eisele, R. G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2014.08.006) - Expression of soluble recombinant lipoxygenase from Pleurotus sapidus in Pichia pastoris, Protein Express. Purif. 2014, 95, 233–239
S. Kelle, K. Zelena, U. Krings, D. Linke, R.G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.pep.2014.01.004) - Isolation and characterization of wild-type LOXPsa1 from Pleurotus sapidus. Z. Naturforsch. C 2014, 69(3/4), 149-154
I. Plagemann, U. Krings, R.G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.5560/ZNC.2013-0133) - A chlorogenic acid esterase from Ustilago maydis with a unique substrate specificity, Appl. Environm. Microbiol. 2015, 81(5), 1679-1688
A. Nieter; P. Haase-Aschoff; S. Kelle; D. Linke; U. Krings; L. Popper; R. G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1128/AEM.02911-14) - A Three-Enzyme-System to Degrade Curcumin to Natural Vanillin. Molecules 2015, 20(4), 6640-6653
V. Esparan, U. Krings, M. Struch, R. G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.3390/molecules20046640) - Heterologous production of a feruloyl esterase from Pleurotus sapidus synthesizing feruloyl-saccharide esters, Biotechnol Appl. Biochem. 2015
S. Kelle, A. Nieter, U. Krings, K. Zelena, D. Linke, R.G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/bab.1430) - Feruloyl esterases from Schizophyllum commune to treat food industry side-streams, Biores. Technol. 2016, 220, 38-46
A. Nieter; S. Kelle; D. Linke; Ralf G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.08.045) - Heterologous production and characterization of a chlorogenic acid esterase from Ustilago maydis with a potential use in baking, Food Chem. (2016), 209, 1-9
A. Nieter, S. Kelle, M. Takenberg, D. Linke, M. Bunzel, L. Popper, R. G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.03.106) - Heterologous production of the stain solving peptidase PPP1 from Pleurotus pulmonarius, 2016, Bioproc. Biosys. Engin. 2016, 39(5):845-53
R.-H. Leonhardt, U. Krings, R. G. Berger, D. Linke
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00449-016-1564-2) - Salt Taste Enhancing L-Arginyl-Dipeptides from Casein and Lysozyme Released by Peptidases of Basidiomycota, J. Agric. Food Chem. (2016)
L. Harth, U. Krah, D. Linke, A. Dunkel, T. Hofmann, R. G. Berger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b02716)
