Descripción del proyecto
Nuevos métodos para el diseño de biocatalizadores de nueva generación
La evolución dirigida ha hecho avanzar el uso de enzimas en la industria al permitir su adaptación a necesidades específicas. Los métodos de evolución continua (EC) agilizan este proceso dentro de un organismo replicante, lo que permite el desarrollo rápido de enzimas eficientes. Sin embargo, la mayoría de los métodos se centran en enzimas modelo con una aplicación industrial limitada. El equipo del proyecto ContiZymes, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, ampliará el potencial de la EC mediante el establecimiento de una plataforma de economía circular de baja tecnología para biocatalizadores. Integrará un sistema de selección versátil con estrategias de diversificación genética y una configuración autónoma para el crecimiento bacteriano continuo. Esta integración permitirá explorar vías evolutivas para abordar los retos que plantean las reacciones de formación de enlaces C-C, C-halógenos y C-N, diseñando enzimas al tiempo que se cartografían sus paisajes de aptitud para facilitar el diseño a la carta de biocatalizadores de nueva generación.
Objetivo
Directed evolution has revolutionized the application of enzymes in industrial settings by allowing users to tailor the properties and activities of biocatalysts to their needs. But classic directed evolution is notoriously labor- and time-intensive, as it manually stages mutation, selection, and amplification cycles. In contrast, continuous evolution (CE) approaches aim to achieve these steps within a replicating organism, making it possible to engineer efficient enzymes in a matter of days rather than months or years. Unfortunately, current CE approaches are typically applicable only to model enzymes with little industrial value.
To unleash the full potential of CE, we will develop a scalable, low-tech CE platform, which is readily applicable to biocatalysts that provide value-added products. Toward this end, we will merge a versatile selection system we recently developed with strategies to diversify the genes of targeted enzymes in vivo and an autonomous setup to grow bacterial populations continuously. Combined the resulting CE-platform will enable us to engineer biocatalysts along many and long evolutionary trajectories. Moreover, analyzing the fate of these populations by sequencing will allow us to map the sequence-structure-function relationships of these biocatalysts. Based on the systematic datasets generated in these efforts, we will train machine-learning (ML)-models to predict functional sequences. Lastly, in a ML-directed CE approach, we will establish a design-build-test-learn cycle to improve models and guide CEs toward promising, but otherwise inaccessible sequence spaces.
Overall, ContiZymes will overcome unaddressed challenges associated with the application of biocatalysts that promote sought-after C-C, C-halogen, and C-N-bond forming reactions. We will not only engineer these enzymes at an unprecedented rate and scale, but also map their fitness landscapes and take a critical step toward the on-demand design of next-generation biocatalyst
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
9712CP Groningen
Países Bajos