Forschung

Die zur Erfüllung des Pariser Abkommens notwendigen Emissionsreduzierungen sind ohne großtechnische Abscheidung und Nutzung von CO2-Emissionen nicht erreichbar. VIVALDI bietet eine innovative integrierte Lösung für die Valorisierung von CO2-Emissionen aus verschiedenen biomassebasierten Industriesektoren (Zellstoff/Papier, Biomasse und Ethanol) zu wertschöpfenden organischen Säuren. VIVALDI umfasst die gesamte Wertschöpfungskette: 1) CO2-Abtrennung mittels einer aminbasierten Absorption in Kombination mit immobilisierten Kohlensäureanhydrasen, 2) elektrokatalytische CO2-Reduktion zu C1-Bausteinen mittels neuartiger Elektrodenmaterialien und Reaktorkonfigurationen, 3) Fermentation der C1s zu organischen Säuren über das mikrobielle Chassis Pichia pastoris und 4) Rückgewinnung von Nährstoffen/Spurenelementen/Energie aus den eigenen Industrieabwässern mittels Bioelektroanreicherung. VIVALDI wird von den jüngsten Forschungsfortschritten der Partner profitieren, um in enger Zusammenarbeit mit der Industrie eine praktikable und nachhaltige Wertschöpfungskette zur Valorisierung von CO2 in organische Säuren mit unterschiedlichen Marktanforderungen zu entwickeln und zu validieren: Milchsäure (bereits etabliert), Itaconsäure (kürzlich von der Industrie übernommen) und 3-Hydroxypropionsäure (noch wenig im industriellen Maßstab etabliert). Neben dem Konzept ist die Stärke von VIVALDI das multidisziplinäre und komplementäre Konsortium: Partner mit bekannter F&E-Erfahrung, große CO2-Produzenten aus jedem der Industriesektoren, frühe Technologie-Anwender, Experten auf dem Markt für neuartige Lösungen und große Endverbraucher der chemischen Produkte.

Sonnenlicht (UV-Licht) lässt freie Radikale entstehen, die in der menschlichen Haut zur Schädigung der kollagenen Fasern führen. Vorzeitige Hautalterung ist die Folge. In der Oberhaut, der Epidermis, können UVA- und UVB-Strahlung Hautzellschäden und sogar Hautkrebs verursachen. Anders als der Mensch sind manche Organismen auf dieser Erde fähig sich ganz ausgezeichnet vor den negativen Einflüssen der Sonne und vor freien Radikalen zu schützen. Wahre Experten des Zellschutzes sind Mikropilze aus felsigen Umgebungen und Wüstengebieten - einschließlich der Arktis und Antarktis: diese gelten als die stressresistentesten Eukaryoten der Erde. Sie sind in der Lage, extreme Dosen an UV-Strahlung, extreme pH-Werte, Salzstress und Austrocknung zu verkraften; Faktoren also, die für die meisten bekannten Organismen erheblichen Stress oder sogar Zelltod bedeuten. An der Universität für Bodenkultur Wien wird seit Jahren – auch in Zusammenarbeit mit der NASA - an der Resistenz dieser Organismen geforscht. Wie in Multi-omics-Studien festgestellt wurde, hängt ihre Fähigkeit, in lebensbedrohlichen Lebensräumen zu gedeihen von sehr speziellen und auch im Pilzreich einzigartigen Molekülen ab, die die Funktionalität und Stabilität der Zellen unterstützen. Diese Biomoleküle können für die Biotechnologie und insbesondere für kosmetische aber auch für medizinisch-dermatologische Anwendungen von großem Interesse sein. Daher ist es das Ziel des vorliegenden Projektes, die Eigenschaften von Extrakten aus den einzigartigen gesteinsbesiedelnden Pilzen zu entschlüsseln und ihre Auswirkungen auf die Bestandteile menschlicher Hautzellen zu untersuchen. Aufgrund seiner bemerkenswerten Resistenz gegenüber UV-Strahlung und Ozon steht im vorliegenden Projekt der extremotolerante Pilz Knufia chersonesos – ursprünglich von Marmorruinen der antiken Stadt Chersonesos auf der Halbinsel Krim isoliert, im Mittelpunkt. Der Einfluss der Pilzextrakte auf die Regeneration von Fibroblasten und Keratinozyten nach UV- und Ozoneinwirkung wird durch eine Reihe von Tests an den entsprechenden Zelllinien untersucht. Es wird festgestellt, ob die Zellextrakte einen positiven Effekt als Schutz vor anhaltendendem oxidativen Stress und der damit verbundenen Zellschäden haben. Die Ergebnisse sind eine wesentliche Grundlage für weiterführende Projekte und für die Anbahnung von Kooperationen mit Biotechunternehmen am Standort Wien. DONATELLA TESEI_Project Proposal, Hochschuljubiläumsfonds der Stadt Wien

Als grundlegendes Merkmal des Hefestoffwechsels beschreibt der Crabtree-Phänotyp, ob eine Hefe aerobe Fermentation bei einem höheren glykolytischen Fluss durchführen kann. Er bietet Crabtree-positiven Hefen evolutionäre Vorteile, um andere Mikroorganismen zu übertreffen, da diese Hefen in der Lage sind, Glukose schneller zu verbrauchen und in zuckerreichen Umgebungen Ethanol zu produzieren. Der Crabtree Phänotyp erfordert eine komplexe Deregulierung der Glykolyse- und Fermentationswege sowie des Zitrat-Zyklus. Es wurde beschrieben dass eine Reihe von evolutionären Ereignissen zur Entstehung des Crabtree-Phänotyps beiträgt: Duplikation des gesamten Genoms (WGD), Neuvernetzung des Transkriptionsnetzwerks, horizontale Übertragung des URA1-Gens, Verlust des Atmungsketten-Komplexes I (CI) und Duplikation von Hexose Transportergenen. Die anfänglichen molekularen Mechanismen, die seine Entwicklung förderten, bleiben jedoch ungelöst. Hypothese: Eine einzelne Mutation von CRA1 von K. phaffii war der erste Schritt zur evolutionären Entwicklung eines starken Crabtree-positiven Phänotyps, indem evolutionäre Vorteile in mikrobiellen Populationen erzielt wurden, ohne dass eine komplexere Neuvernetzung des Kohlenstoffmetabolismus erforderlich war.