Project

Synthetische Biologie: biosynthetische modules uit planten

In de biobased economy worden groene grondstoffen benut voor de productie van electricteit, transportbrandstoffen, warmte en chemicaliën. Zo kunnen groene grondstoffen worden gebruikt om fijn-chemicaliën, zoals parfum, en bulkchemicaliën, zoals bijvoorbeeld kunstvezels, te maken.

Doel

Chemische synthese is vaak niet economisch en niet duurzaam. Synthetische biologie biedt een oplossing voor dit probleem.

Het doel van dit project is om synthetische biologie te benutten om gebruik te maken van de diversiteit van planten. Biosynthetische modules worden gedefinieerd in planten die voor synthese, transport en opslag van doelproducten gebruikt worden. Deze modules moeten worden overgezet naar micro-organismes, zodat zeldzame natuurlijke plantsamenstellingen en/of nieuwe samenstellingen kunnen worden gesynthetiseerd in microben.

Resultaten

In 2012 is het project gestart en we hebben een systeem ontwikeld waarin anthocyaanvomring geinduceerd kan worden in tomatencelculturen, door toediening van een chemische component.

Het NGI-PGSB (Plantform Green Synthetic Biology) is in 2012 opgericht. Dirk Bosch is Wetenschappelijk Directeur van PGSB geworden. De banden tussen plant-bioscience in Wageningen en Industriële Microbiologie op TU Delft zijn aangehaald.
In dit project proberen we biosynthetische modules te onderscheiden, dus groepen van genen, enzymen, eiwitten en structuren die samenwerken om een bepaalde categorie van stoffen te maken. We doen dit aan de hand van paarse anthocyaanmoleculen. We hebben een systeem gemaakt dat binnen een paar uur aangezet kan worden to de productie van deze paarse moleculen, in tomatencellen. Nu kunnen we gaan bestuderen wat er precies gebeurd in die plantencellen, en daaruit te leren waar de paarse module uit bestaat. Doel is om die module als geheel over te plaatsen in gist.

Beoogde resultaten zijn:

  1. Grondige analyse van de in planta genexpressie in plantsystemen die verhoogde hoeveelheid anthocyanine produceren.
  2. Volledige enzymatische activiteitenanalyse en analyse van de factoren die invloed uitoefenen op de activiteit van de belangrijkste enzymen die gebruikt worden voor de productie in gist.
  3. Karakterisering van essentiële factoren voor anthocyanine-opslag en -accumulatie.
  4. Een set van genen (beste keuze plus mogelijke alternatieven) voor het klonen in gist.
  5. Wetenschappelijke publicaties, posters en conferentiebijdragen.

Plan van aanpak

De belangrijkste taak van dit project is het analyseren van de in planta samenstelling, organisatie en topologie van flavonoïde trajecten. Deze informatie zal worden gebruikt om de set van plantaardige genen die nodig zijn voor de productie van de doelgroepverbindingen in gist te formuleren.

In 2011 verrichten we in planta flavonoïde inductie-experimenten. Activiteiten voor 2012-2014 zijn de karakterisering van metaboloom, transcriptoom en fluxoom en een studie van in vivo flavonoïde traject-topologie.

Publicaties