Descripción del proyecto
Una «burbuja» de sílice aloja cascadas enzimáticas modificadas para mejorar su eficacia
Las enzimas son los catalizadores de la naturaleza, esenciales para la vida y la salud, y desempeñan un papel importante en las enfermedades. Su función depende de qué tan bien estén protegidas las enzimas, así como de otras moléculas, incluidos los cofactores y sus sustratos, a los que se unen. Garantizar la proximidad de estas moléculas para que las enzimas puedan realizar su trabajo con eficacia y a salvo de los factores perjudiciales se consigue a menudo en la naturaleza mediante la encapsulación. Para mejorar la actividad y eficacia de los sistemas multienzimáticos, el equipo del proyecto NanoCat, financiado por el CEI, se propone diseñar microcompartimentos artificiales que contengan todos los ingredientes de las cascadas enzimáticas de alta eficacia operativa en organismos donde no se dan de forma natural. Con la solución se aprovechará la sílice biocompatible para encapsular el origami de ADN que aloja las enzimas.
Objetivo
All life is dependent on enzymatic reactions and functional enzyme cascades have been evolutionary optimized. Yet, introducing foreign enzymes into other organisms through genetic engineering often results in reduced or no enzymatic activity. In nature enzymatic activity and efficiency are often enhanced by encapsulation of enzymes in microcompartments resulting in protection and rate enhancement through high local concentrations of enzymes, co-factors and substrates. In NanoCat I will engineer artificial microcompartments hosting highly efficient enzyme cascades that are operational in organisms where they do not naturally occur. The approach is based on my recently developed method to controllably template silica nanostructures by DNA origami. These inorganic materials retain the attractive features of DNA origami like precise localization and number placement of proteins of interest. Combining the power of DNA nanotechnology with the sturdiness and biocompatibility of silica as artificial enzyme-hosting microcompartments, I now have a highly disruptive tool at hand that has the power to outperform standard biological methods and be a true game changer. NanoCat is a novel approach to assemble complex enzymes outside of their natural environments to address health issues, global carbon emissions and plant fertilizers, something that current biological methods struggle to do. The immense demand in todays agricultural, climate and health needs urgently calls for engineered systems with full control over size, shape and functionalizability to enhance enzymatic activity and endow organisms with new and improved properties. NanoCat aims to provide a solution to these issues through the assembly of artificial enzyme-hosting microcompartments from silicified DNA origami with universal applicability, which I will exemplify through the formation of carboxy-, nitrogy- and galactysomes for CO2/nitrogen fixation and the cellular delivery of essential lysosomal enzymes.
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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- ciencias naturalesciencias biológicasgenéticaADN
- ingeniería y tecnologíananotecnología
- ciencias naturalesciencias biológicasbioquímicabiomoléculasproteínasenzima
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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
44227 Dortmund
Alemania