ERA-IB5: MetaCat: Eine Sammlung metagenomischer, neuartiger und hocheffizienter Biokatalysatoren für die industrielle Biotechnologie, Teilprojekt Göttingen

Description: Im Rahmen des MetaCat-Konsortiums wird die Biodiversität ausgenutzt, um neue und robuste industriell relevante Biokatalysatoren zu identifizieren und isolieren. Im Fokus stehen dabei promiske Enzyme, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Substraten unter Prozessbedingungen mit hoher Stereoselektivität umsetzen können. Von besonderem Interesse sind dabei Enzyme, die Substrate mit großen Substituenten umsetzen und eine hohe Stabilität aufweisen. Zu den gesuchten Enzymklassen gehören Nitrilasen, Transaminasen, Ketoreduktases, Glycosyl-Hydrolasen und Lipasen/Esterasen. Zur Identifizierung werden aktivitäts- und sequenzbasierte sowie zellfreie Screeningsysteme verwendet. Im Rahmen dieses Teilvorhabens sollen Gene und Genprodukte für Ketoreduktasen identifiziert werden, die große (bulky) Substrate umsetzen können und promisk sind. Die gesuchten Enzyme sollen sperrige Ketone/Alkohole als Substrate akzeptieren. Das sind Ketone, die auf beiden Seiten der Carbonylfunktion große Reste tragen. Beispielmoleküle hierfür sind Benzil oder Biaryle, die gegebenenfalls mit Halogenen substituiert sind. In diesem Teilvorhaben sollen Gene bzw. Enzyme, die diese sperrigen Ketone umsetzen können, durch sequenz- und funktionsbasierte Screeningverfahren identifiziert werden. Als Quellen hierfür werden eine bereits vorhandene Gen-/Enzymbank sowie nach selektiver Voranreicherung neu erstellte Genbanken eingesetzt. Die dabei erhaltenen Kandidaten werden molekular und/oder initial biochemisch charakterisiert. Besonders vielversprechende Kandidatenenzyme werden umfassend charakterisiert. Moderat thermostabile Enzyme werden dabei bevorzugt, da Thermostabilität häufig mit einer erhöhten Lösemittelstabilität, die von besonderem Interesse für die Industriepartner ist, einhergeht. Ferner erhöht eine Umsetzung bei erhöhten Temperaturen die Löslichkeit der Substrate.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Göttingen ? Genom ? Substrat ? Alkohol ? Halogen ? Katalysator ? Molekularbiologie ? Keton ? Verfahrensparameter ? Industrielle Biotechnologie ? Biosynthese ? Löslichkeit ? Temperaturbeständigkeit ? Biodiversität ? Effizienzsteigerung ? Biochemische Reaktion ? Enzym ? Enzymaktivität ? Enzymbank ? Gen ? Genbank ? Ketoreduktase ? Metagenomik ? Molekülmasse ? Reduktion [chemisch] ? Screening [Voruntersuchung] ? Selektivität ? Sequenzierung ?

Region: Niedersachsen

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bayer AG (Mitwirkende)
• Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (Geldgeber*in)
• Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Göttingen, Institut für Mikrobiologie und Genetik - Genomische und Angewandte Mikrobiologie (Betreiber*in)
• Universität Hamburg (Mitwirkende)
• evoxx technologies GmbH (Mitwirkende)

Time ranges: 2017-01-01 - 2017-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: ERA-IB5: MetaCat: A metagenomic collection of novel and highly efficient biocatalysts for industrial biotechnology
  Description: Chemical and bio-industries have a steadily growing demand for enzyme biocatalysts, which can catalyze a huge variety of different chemical reactions with high activity, substrate specificity and enantioselectivity. However, enzymes have been evolved by nature to work in living cells and under mild reaction conditions; consequently, most enzymes cannot be applied in industrial processes directly. Although it is known that few enzymes exist, which are well suited for biotechnological applications, the molecular basis is unknown. The MetaCat project will deliver innovative tools and knowledge for the identification of such robust 'all-round frequent hit' enzymes (AFHs). Metagenomic resources will be exploited by novel function- and sequence-based screenings to identify nitrilases, transaminases, ketoreductases, glycosyl hydrolases and lipases/esterases. A combination of metagenomics and metacatalysis will be used together with structure-based and high-throughput technologies, generic model substrates mimicking challenging chemical synthesis steps, next generation sequencing technologies as well as in silico data mining. New genetic tools using synthetic biology approaches will be developed to construct a cell-free function-based screening platform for faster and improved screening. An innovative single-cell laser trapping technology will be established to give access to a new previously unknown enzyme diversity. The identified enzymes will form a marketable versatile biocatalyst collection together with a comprehensive database and can be used as starting points for modeling and in vitro evolution experiments. They will be applied to improve chemical production processes regarding e.g. timelines, purity of the products, environmental sustainability and will lead to value-added products. Thus, MetaCat will contribute to shorten timelines for development of biotechnological processes and thus to make industrial biocatalysis more attractive and profitable. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1065612

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://www.tib.eu/de/filter/?repno=031A565E (Webseite)

Status

Aktiv

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