Project

Platformchemicaliën in planten:caprolactam precursors en itaconzuur

Onze aardolie- en aardgasreserves zijn eindig. Er zullen alternatieven gevonden moeten worden voor de energie en de materialen die we nu uit aardolie halen. Planten kunnen een goed alternatief zijn. Zij zijn goed in staat om verbindingen te maken die naast koolstof en waterstof (zoals de typische petrochemische koolwaterstoffen) ook stikstof en zuurstof bevatten.

Doelstelling

Het doel van dit project is de productie van platformchemicaliën in gewassen die als bouwsteen gebruikt kunnen worden in de chemische industrie en daarmee componenten kunnen vervangen die nu uit de aardolie gewonnen worden. Zetmeelaardappel wordt als modelgewas gebruikt en de bouwsteenchemicaliën waar we ons op richten zijn lysine, itaconzuur, en caprolactamprecursors (bouwsteen van Nylon-6).

Aanpak en tijdspad

Om tot bovenstaand doel te komen wordt aardappel als modelgewas gebruikt. De genen voor de (over)productie van organische zuren worden gekloneerd uit micro-organismen en in bestaande (transgene) aardappelgenotypen gezet die al een overproductie van lysine hebben. Door expressie van een extra microbieel enzym worden biosyntheseroutes gemodificeerd wat de plant aanzet tot de productie van nieuwe bouwsteenchemicaliën. Daarnaast wordt via complexvorming, feedback-regulatie en katabolisme omzeild, om beide stoffen tot een hoog niveau te kunnen laten stijgen. Het opslaan in speciale cel compartimenten of complexvorming is een ‘van nature’ veel beproefde manier van planten om organische zuren op te laan en op te hopen.

Resultaten

  • Transport van lysine naar de vacuole waar complexvorming kan optreden met itaconzuur lijkt tot een hogere accumulatie hiervan te leiden.
  • Microbiële genen betrokken bij de citroenzuurcyclus zullen in aardappel gezet worden om de ‘flux’ in het primaire metabolisme te verhogen.
  • Voor de conversie van lysine in een precursor voor caprolactam (Nylon-6) werden bacteriële genen in aardappel geïntroduceerd. In de knollen kon de productie van pipecolic acid aangetoond worden. Voor verdere conversie worden nieuwe genen geïntroduceerd en zal de extractie uit het aardappelsap en de conversie naar Nylon-6 uitgewerkt worden.
  • Wetenschappelijke publicaties over itaconzuursynthese en over caproic acid synthese in aardappel zullen afgemaakt worden.

Publicaties