Forschende haben einen biotechnologischen Prozess entwickelt, der Polyethylenterephthalat (PET)-Kunststoffabfälle in Levodopa (L-DOPA) umwandelt – den wichtigsten Wirkstoff zur Behandlung der Parkinson-Krankheit. Der Ansatz nutzt gentechnisch veränderte Escherichia coli und erreicht hohe Ausbeuten unter milden, wässrigen Bedingungen.
Das Team um Benjamin Royer und Stephen Wallace konstruierte einen vierstufigen Biosyntheseweg, der Terephthalsäure (TPA) – den Hauptmonomer von PET – über Protocatechuat und Catechol zu L-DOPA umsetzt. Zwei zentrale Engpässe – Substratimport und Rückkopplungshemmung durch Protocatechuat – wurden gelöst: Durch Expression eines TPA-Transporters (TpaK) aus Rhodococcus jostii und Trennung des Pathways auf zwei Stämme (einer für TPA bis Catechol, der andere für Catechol bis L-DOPA).
In einem optimierten Zweistamm-Verfahren wurden aus 5 mM TPA 5,0 g/l L-DOPA erzielt. Der Prozess wurde erfolgreich auf industriellen PET-Abfall und eine einzelne gebrauchte Plastikflasche angewendet; präparative Mengen L-DOPA-Salz wurden isoliert.
Zur weiteren Verbesserung der Nachhaltigkeit wurde freigesetztes CO? aus der Decarboxylierung von TPA durch die Mikroalge Chlamydomonas reinhardtii aufgefangen – ein Proof-of-Concept für CO?-Recycling im Prozess.
Die Arbeit zeigt, wie Engineering Biology Kunststoffabfälle in hochpreisige Pharmazeutika umwandeln kann und bietet eine Alternative zu fossilen Synthesewegen für L-DOPA. Derzeitige Produktion (~250 t/Jahr) basiert auf petrochemischen oder chemoenzymatischen Methoden mit Herausforderungen bei Kohlenstoffeffizienz und Nachhaltigkeit.
Quelle:
Nature Sustainability, „Microbial upcycling of plastic waste to levodopa“, von Benjamin Royer, Yuta Era et al. (Stephen Wallace als korrespondierender Autor), veröffentlicht am 16. März 2026
DOI: 10.1038/s41893-026-01514-0 (Open Access)
https://www.nature.com/articles/s41893-026-01514-0
