Untersuchung des Metabolismus von Chromochloris zofingiensis zur Synthese von Astaxanthin, Triacylglyceriden und mehrfach ungesättigten Fettsäuren

• Antragstellerin: Professorin Dr. Irmtraud Horst
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik ; Biochemie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565000264

Das Carotinoid Astaxanthin ist ein Hochwertprodukt mit sehr hohem Antioxidationspotential, das z.B. von von der Mikroalge Chromochloris zofingiensis hergestellt wird. Astaxanthin wird als Nahrungsergänzungmittel, in der Kosmetikindustrie und der Aquakultur eingesetzt. Auch in der Medizin wird seine Wirkung erforscht. Das chemisch erzeugte synthetische Astaxanthin ist nicht gleichwertig mit dem natürlichen Analogon. Unter Stressbedingungen wie Stickstoffmangel und hoher Lichtintensität stellen einige Mikroalgen Astaxanthin und Triacylglyceride (TAGs) her. Für C. zofingiensis konnte gezeigt werden, dass Astaxanthin als veresterte Form in TAG-Tröpfchen im Cytosol vorliegt. Zusätzlich spielen mehrfach ungesättigte Fettsäuren (Englisch polyunsaturated fatty acids, PUFAs) für die menschliche Ernährung eine Rolle. PUFAs sind wichtig, weil einige davon essentiell sind, aber nicht vom Menschen produziert werden können. Am Anfang der Nahrungskette stehen Mikroalgen, die diese Fettsäuren produzieren. Die Synthesen von Astaxanthin, TAGs und PUFAs in C. zofingiensis hängen miteinander und auch mit den Wachstumsbedingungen zusammen. Die Zusammenhänge und gegenseitige Beeinflussung sind aber noch nicht im Detail verstanden. Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, die Grundlagen der Astaxanthin-, TAG- und PUFA-Produktion in C. zofingiensis auf metabolischer Ebene besser zu verstehen. Es ist wichtig, die Abhängigkeit der Pfadwege voneinander und von den jeweiligen Wachstumsbedingungen nachzuvollziehen und den Einfluss von Stickstoff- und Zuckerzugabe auf die Ausbeute von Astaxanthin, TAGs und PUFAs zu eruieren. Damit soll es ermöglicht werden Wege zu finden, C. zofingiensis als Produktionsorganismus von Astaxanthin neben Haematococcus pluvialis zu etablieren, da sich C. zofingiensis durch seine Fähigkeit hohe Biomassekonzentrationen im Bioreaktor zu erreichen für die Astaxanthinproduktion besser eignen könnte als H. pluvialis. Ein Ziel ist es deshalb, C. zofingiensis hinsichtlich seines Metabolismus im Detail zu verstehen und so anzupassen, dass die Astaxanthin-, TAG- und PUFA-Ausbeute pro Zelle erhöht werden kann. Dieses Projektziel soll im Rahmen einer größeren Kooperation erreicht werden. Um dieses Projekt anzustoßen, sollen in einem sechsmonatigen Forschungsprojekt detaillierte Hinweise auf den Zusammenhang zwischen Stickstoff- und Kohlenstoffquelle, Carotinoidsynthese und Astaxanthinveresterung, TAG- und PUFA-Synthese erhalten werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Matthew Davey; Dr. David Green; Dr. Puja Kumari; Dr. Michael Ross; Professorin Dr. Michele Stanley