Anti - Freeze - Proteine

Industrielle Applikation von Eisstrukturierenden Proteinen (ISP)

Qualitätsverluste in Folge von wechselnden Temperaturzyklen kann mit Eiskristallbildung in Verbindung stehen. Die Eiskristalle verändern die Eigenschaften von Materialen und Stoffen und führen  zu unerwünschten Effekten. Damit hat die Kontrolle und Inhibition von Eiskristallbildung eine große Bedeutung für eine Reihe von Produkten wie etwa Lebensmittel, die Stammzellenlagerung oder Probiotika. . Eine besonders zerstörerische Wirken besitzt die Kristallbildung innerhalb von biologischen Zellen. Durch sie werden großflächig die Zellwände perforiert. Gegenwärtig wird der Stoff Dimethylsulfoxid (DMSO) als Kristallinhibitor verwendet, kann aber potentiell durch aus natürlichen Quellen gewonnene Eisstrukturierende Proteine (engl. AFP) ersetzt werden. Das Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie und seine Partner haben unter Koordination des Cluster Life Science Mitteldeutschland Pflanzenspezies identifiziert, die AFPs enthalten und begonnen diese im Labormaßstab zu extrahieren. Gemeinsam mit dem niederländischen Lebensmittelforschungsinstitut NIZO soll die Anwendbarkeit auf eine große Breite von Produkten untersucht werden.

Ziele des Projekts

• Screening von verschiedenen Pflanzen auf Proteingehalt
• Analyse von Extrakten auf Proteingehalt
• Prüfung der Anwendbarkeit in in verschiedenen Bereichen
• Herstellung von Antifreeze-Proteinen in pflanzlichen Bioreaktorkulturen

Was sind EisstrukturierendeProteine?

Eine Möglichkeit dem Effekt des Zellsterbens durch Kristallisation vorzubeugen, haben einige Pflanzenspezies in den Polarregionen der Erde entwickelt. Durch bestimmte Proteine können etwa Fische in Salzwasser mit Temperaturen unter Null Grad überleben. Der Trick: Die Proteine umhüllen die Wassermoleküle und verhindern die Bildung großer Eisstrukturen, die die Zellstruktur zerstören. Zwar senken Antifreeze-Proteine nicht den physikalischen Gefrierpunkt proportional zu ihrer Konzentration, wirken aber der kolligativen Eigenschaft entgegen.

Dieser Trick der Natur soll nun in die Biotechnologie übertragen werden. Mit dieser Technik könnte man auch eine Reihe von Problemen in der Humanmedizin, Lebensmittelindustrie und Biotechnologie lösen. Beispielsweise wäre es dadurch möglich Organe im Rahmen einer Transplantation wesentlich schonender über eine lange Zeit mit sogenannten kryotechnischen Verfahren (Lagerung in flüssigem Stickstoff bei -150°C) zu lagern. Ebenso bietet dieses Technologie neue Perspektiven in der Langzeitlagerung von Blutkonserven.

Für die Lebensmittelindustrie bestehen besonders gute Transferchancen. AFP haben eine Reihe von Vorteilen, wenn sie wie in diesem Projekt vorgesehen, aus Pflanzen gewonnen werden:

• vegetarischen Ursprung, d.h. für eine große Breite von Produkten verwendbar in einer Vielzahl von Märkten
• nachhaltige, erneuerbare und natürliche Proteinquelle
• potenziell kostengünstiger

Kooperationspartner

Partner des Verbundforschungsprojekts:

	BioPlanta ist ein Leipziger Ingenieurunternehmen im Bereich Wasser, Altlasten und Umwelt , es verbindet Ingeniersfähigkeiten und Biotechnologie auf hohem Niveau. Das im Jahr 1992 gegründete Unternehmen blickt auf eine Reihe von internationalen Projekten zurück und besitzt den Schwerpunkte in der Wirkstoffproduktion.
	Ziel des Fraunhofer Instituts für Zelltherapie und Immunologie  ist es, spezielle Problemlösungen an den Schnittstellen von Medizin, Biowissenschaften und Ingenieurswissenschaften  zu finden.
	Vita 34 ist im deutschsprachigen Raum die älteste und erfahrenste Nabelschnurblutbank für Eigenvorsorge. Mit ihrem Gründer Dr. med. Eberhard Lampeter steht ein Pionier der Nabelschnurblut-Einlagerung an der Spitze des Unternehmens. Die Kompetenzen von Vita 34 liegen in der Stammzellenforschung und Prozesstechnik
	Der niederländische Dienstleister für die Lebensmittelindustrie hat seinen Sitz vor den Toren von Amsterdam in Ede. Gegründet als Labor für die niederländische Milchwirtschaft hat sich NIZO in über 50 Jahren zu einem der großen Entwickler von funktionalen und probiotischen Lebensmittel entwickelt. Zu den Kunden gehören vor allem große Hersteller wie Unilever Bestfoods, Nestlé, Danone und Dr. Oetker. Durch die Zusammenarbeit mit NIZO soll das mitteldeutsche Clusterprojekt auf eine neue Stufe gehoben werden und den Sprung auf den internationalen Lebensmittelmarkt schaffen.
	Am Hans-Knöll-Institut sind Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie eng miteinander verbunden. Es wird erforscht, wie die Mikroorganismen sowohl krankheitserregende Stoffe, als auch pharmakologisch relevante Wirkstoffe produzieren. Auf dieser Basis können in Zukunft neue Wirkstoffe entwickelt werden.