Descripción del proyecto
Diseño de enzimas para industrias sostenibles
Las enzimas suelen ser proteínas que actúan como catalizadores para acelerar las reacciones químicas en los organismos vivos. Desempeñan un papel fundamental en muchos procesos celulares, como la replicación del ADN y la síntesis de proteínas, y también se han explotado en la industria debido a sus características beneficiosas. Sin embargo, los métodos actuales de diseño de enzimas para la industria resultan lentos y caros. El objetivo del proyecto FASTEN, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, es crear un nuevo método informático para diseñar enzimas eficientes de forma rápida y precisa para aplicaciones industriales. Los investigadores emplearán herramientas basadas en el aprendizaje automático, la correlación y la coevolución, así como geometría computacional, para predecir las mutaciones que potencian la actividad enzimática. El conocimiento de la eficacia catalítica de estas nuevas enzimas ayudará a mejorar el protocolo de diseño y contribuirá a la sostenibilidad de los procesos industriales.
Objetivo
Life could not be sustained without the presence of enzymes, which are responsible for accelerating the chemical reactions in a biologically compatible timescale. Enzymes present other advantageous features such as high specificity and selectivity, plus they operate under very mild biological conditions. Inspired by these extraordinary characteristics, many scientists wondered about the possibility of designing new enzymes for industrially-relevant targets. Unfortunately, none of the current enzyme design strategies is able to rapidly design tailor-made enzymes at a reduced cost. This is limiting the general routine application of enzyme catalysis in industry, and thus the chemical manufacturing competitiveness. The goal of this project is to develop a fast yet accurate computational enzyme design approach for allowing the routine design of highly efficient enzymes. FASTEN combines computational chemistry, deep learning, graph theory, and computational geometry for controlling the complexity of enzyme catalysis in a new computational protocol that will capture the chemical steps and conformational changes that take place along the catalytic itinerary. Active site and distal activity-enhancing mutations are predicted based on correlation and co-evolutionary-based guidelines, and the catalytic potential of the new designs is estimated by means of geometry-based oracles. This new computational approach will be validated with the design of enzymes presenting complex conformational dynamics and multi-step mechanisms. The experimental evaluation of many of the designs will finally reveal the potential of this new approach for the fast routinely design of industrially-relevant enzymes. FASTEN has the potential of making the routine design of enzymes possible, thus improving our current lives and leading to a more sustainable world for our generations.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
17004 Girona
España