Naturalne enzymy do przemysłowej produkcji chemicznej
Selektywne reakcje utleniania, wykorzystujące biokatalizatory, mogłyby należeć do najważniejszych przemian w przemyśle. Obecnie reakcje te wymagają wysoce reaktywnych i drogich środków przenoszenia tlenu (katalizatorów), które często charakteryzują się słabą selektywnością. Naturalne oksygenazy, takie jak monooksygenazy cytochromu P450, cechują się zarówno wysoką aktywnością, jak i dobrą selektywnością, co pozwala uzyskać wysokiej wartości związki, których otrzymanie przy pomocy konwencjonalnych metod chemicznych jest trudne, o ile w ogóle możliwe. Sieć szkoleniowa działająca w ramach projektu P4FIFTY (Development of cytochrome P450 enzymes for the chemical manufacturing industries), finansowanego ze środków UE, dążyła do wykorzystania potencjału P450 w zakresie zielonej chemii utleniania. Celem było umożliwienie jednoetapowej syntezy złożonych cząsteczek znajdujących liczne zastosowania w środkach farmaceutycznych, aromatach i perfumach, a także czystych chemikaliach. Międzynarodowi eksperci sprawowali mentoring i opiekę nad stypendystami, a doświadczeni naukowcy odbyli szkolenia z zakresu stosowania enzymów w procesach przemysłowych. Uzupełnieniem praktycznych szkoleń były różne "warsztaty mistrzowskie", kursy i seminaria oraz praktyki w zakładach przemysłowych. Badacze uczestniczyli również w licznych międzynarodowych spotkaniach i konferencjach oraz imprezach promocyjnych, w tym wykładach dla uczniów szkoły letniej poświęconej chemii. Uczestnicy projektu P4FIFTY odkryli nowe enzymy uzyskane z kilku odmian roślin oraz z powodzeniem zwiększyli aktywność i selektywność enzymów dzięki zastosowaniu fuzji białek i inżynierii enzymatycznej. P450 uzyskany z rzodkiewnika okazał się odgrywać pewną rolę w tolerancji roślin na TNT, co można by wykorzystać do fitoremediacji skażonej gleby. Zespół opracował też nowe techniki wysokoprzepustowych badań przesiewowych, w tym testy kolorymetryczne oraz udoskonalone rozwiązania z zakresu bioinformatyki i inżynierii procesów. Na przykład, zaktualizowano techniczną bazę danych P450 (CYPED v6.0) którą wykorzystano do poprawy właściwości P450 w celu usprawnienia syntezy. P450 mogą katalizować różne reakcje przemysłowe i są skuteczniejsze, tańsze oraz nie wymagają stosowania żrących chemikaliów w przeciwieństwie do konwencjonalnych metod chemicznych. Działania przeprowadzone w ramach projektu P4FIFTY pomogły w stworzeniu ogólnoeuropejskiej sieci biotechnologów przemysłowych, którzy wnoszą wkład w rozwój branży produkcji chemicznej i przemysłu farmaceutycznego w Europie. Efektem powinny być nowe zastosowania oraz opracowanie nowych procesów, które umocnią gospodarkę UE w tej ważnej dziedzinie.
Słowa kluczowe
Enzym, produkcja chemiczna, cytochrom P450, P4FIFTY, fuzja białek, wysokoprzepustowe badania przesiewowe, bioinformatyka
