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Modifying Enzyme with Solid-Binding Peptide for Site-specific and Reversible Enzyme Immobilization

Projektbeschreibung

Verbesserte Enzym-Elektroden-Systeme erreichen

Reduktions-Oxidations-Enzyme (Redox-Enzyme) bewirken chemische Reaktionen, bei denen Elektronen zwischen Molekülen übertragen werden. Diese Enzyme sind für verschiedene biologische Prozesse unerlässlich, darunter die Zellatmung, die Photosynthese und der Stoffwechsel diverser Verbindungen. Sie wurden außerdem für Anwendungen in den Bereichen Energieumwandlung, Biosensorik und Elektrosynthese erforscht. Ihre begrenzte Stabilität und die Schwierigkeit, sie an den Elektrodenflächen auszurichten, behindern jedoch ihre breite Anwendung. Ziel des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekts ReversE ist die Entwicklung einer reversiblen Immobilisierungsmethode, mit der Enzyme mit präziser Ausrichtung an Elektroden ausgerichtet werden können. Dieser Ansatz wird die kontrollierte Freisetzung von Enzymen bei Stimulation unterstützen, was ihre Regeneration und ihren nachhaltigen Einsatz in Enzym-Elektroden-Systemen erlaubt.

Ziel

Redox enzymes catalyze numerous biological processes that are also relevant for a variety of applications, including energy conversion, biosensing, and electrosynthesis of complex molecules. The intrinsic lability of enzymes that gradually lose catalytic activity over time, however, restricts their operational half-life for practical large-scale application of this sustainable and incredibly energy-saving system. Moreover, enzymes are nanometer-sized macromolecules, that must be properly aligned with the electrode surface for efficient electron transfer and substrate access to the active site regardless of the electron transfer mechanism, direct or mediated, which typically necessitates laborious procedures. The goal of this Marie Skłodowska-Curie Postdoctoral Fellowship project is to develop a reversible immobilization approach that can attach enzymes on an electrode surface in a defined orientation and permit their controlled release on demand upon stimulation (ReversE). This will be accomplished by capitalizing on a gold (Au)-binding peptide fused to [FeFe]-hydrogenase as the model enzyme to have the dual functionality of orienting enzymes on the Au electrode surface in a precise manner to support efficient electron transfer and substrate access to the active site, as well as allowing the bound Au-binding peptide fused enzymes to be released by electrochemical or chemical stimuli and replaced with fresh enzymes when the catalytic activity is reduced to a predetermined value. This will open up the possibility for enzyme regeneration which will be groundbreaking in the context of sustainable deployment of enzyme‒electrode systems.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Koordinator

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Netto-EU-Beitrag
€ 189 687,36
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Deutschland
Region
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten