Biologische Zellfabriken können eine große Auswahl an Produkten wie zum Beispiel Treibstoffe oder Pharmazeutika nachhaltig herstellen. Damit unterstützen sie umweltfreundlichere Industrieprozesse und den notwendigen Wandel in Richtung einer biobasierten Wirtschaft. Die Entwicklung dieser Zellfabriken ist derzeit jedoch zeitaufwändig und arbeitsintensiv, da unter anderem auf die Integrität des verwendeten Organismus geachtet werden muss. Durch die Übertragung der Reaktion aus dem Inneren der Zelle in die freie Lösung können diese Einschränkungen jedoch überwunden werden. Daher stellt die ausreichende Bereitstellung von Proteinen für synthetische Enzymkaskaden (in vitro) ein wichtiges Entwicklungsfeld dar.

Bei der Hefe Pichia pastoris handelt es sich um eines der bedeutendsten heterologen Expressionssysteme der Biotechnologie. Neben der Sekretion von Proteinen aus der Zelle heraus werden auch posttranslationale Modifikationen (PTM) wie beispielsweise die Glykosylierung ermöglicht. Sekretierte Proteine lassen sich anschließend industriell kostengünstiger anwenden. Obwohl P. pastoris für industrielle Anwendungen weit verbreitet und bereits intensiv untersucht worden ist, fehlt eine effiziente Strategie, die es erlaubt, optimale Expressions- und Sekretionsbedingungen systematisch zu identifizieren. Daher wurde am Lehrstuhl für Chemie Biogener Rohstoffe ein modularer Werkzeugkasten aus standardisierten genetischen Elementen und verschiedenen Sekretionssignalen entwickelt (Stichwort Synthetische Biologie). Diese Elemente können unkompliziert mit Hilfe einer hierarchischen Assemblierung zu großen und diversen Bibliotheken zufällig kombiniert werden. Die Identifikation der besten Kombination erfolgt hierbei robotergestützt im Hochdurchsatz-Screening (Link). Mittels des entwickelten Verfahrens konnten neue Kombinationen identifiziert werden, die zu einer gesteigerten Proteinsekretion führten. Das flexible Design der hier bereitgestellten Plattform ermöglicht eine effiziente Optimierung im Hochdurchsatzverfahren und stellt somit eine wertvolle Ressource für zukünftige Entwicklungsvorhaben dar.