Opis projektu
Optymalizacja funkcji katalitycznej poprzez regulację sekwencji z wykorzystaniem uczenia maszynowego
Enzymy to katalizatory biologiczne, które przyspieszają reakcje chemiczne w organizmach żywych, umożliwiając wydajne przekształcanie substratów w produkty przy niższym zużyciu energii. Każdy enzym jest wysoce swoisty dla swojego substratu i przystosowany ewolucyjnie do działania w warunkach fizjologicznych. Finansowany przez ERBN projekt SHAPE ma na celu opracowanie enzymów abiotycznych o zdolnościach katalitycznych porównywalnych z naturalnymi i rozszerzonym zastosowaniu w transformacjach chemicznych. Prace będą koncentrować się na modyfikowaniu sekwencji monomerów i stereochemii w celu zmiany struktury drugorzędowej i trzeciorzędowej w kontrolowanym podejściu inżynieryjnym. Zaawansowane techniki obliczeniowe pomogą analizować i interpretować związek między sekwencją a funkcją katalityczną, co ma doprowadzić do optymalizacji wydajności katalitycznej.
Cel
Functionalities of enzymes are encoded in amino acid sequences and directed by their SHAPEs with complementary binding pockets for specific substrates. Natural enzymes are remarkable catalysts, however, they are typically optimized by evolution to operate under the constraints of the physiological environment of a living system, which strongly limits the scope of their applications in organic synthesis. Here, I propose to develop abiotic enzymes to selectively catalyze chemical transformations in non-physiological environments. The main objective of the project is to use monomer sequence control to fine-tune the SHAPE of abiotic macromolecules to obtain the desired catalytic functionality. This goal will be realised via four work packages:
(I) Primary structure control to input information into macromolecules – development of synthetic methods yielding high molar mass, sequence-defined polymers, to deliver abiotic proteins at high scales and numbers.
(II) SHAPE control by single chain folding and topology – secondary and tertiary structure evolution by varying the monomer sequence and stereochemistry to tune intramolecular interactions, leading to controlled engineering of globularly folded polymers.
(III) Introducing catalytic activity into abiotic polymers – enhancing selectivity and efficiency of catalytic reactions by advancing an outer sphere that surrounds the metal cofactor.
(IV) Sequence-function studies using machine learning – delivery of models able to interpret multivariate data that will guide the development of complex catalytic systems to find and predict dependencies inaccessible by conventional methods.
Our approach proposes an unexplored method for obtaining abiotic, sequence-defined polymers operating in a non-biological environment whose functions can rival those of natural macromolecules. The study will reveal valuable information on sequence-dependent properties of polymers, to open a field of abiotic enzymes for organic transformations.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
- nauki przyrodniczematematykamatematyka czystatopologia
- nauki przyrodniczenauki chemicznenauka o polimerach
- nauki przyrodniczenauki chemicznekataliza
- nauki przyrodniczenauki biologicznebiochemiabiocząsteczkibiałkaenzymy
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
61 712 Poznan
Polska