Descrizione del progetto
Nuovi metodi per la progettazione di biocatalizzatori di nuova generazione
L’evoluzione diretta ha permesso di sviluppare l’uso degli enzimi nell’industria, consentendo di personalizzarli per esigenze specifiche. I metodi di evoluzione continua semplificano questo processo all’interno di un organismo che si replica, consentendo uno sviluppo rapido di enzimi efficienti. Tuttavia, la maggior parte degli approcci si concentra su enzimi modello con applicazioni industriali limitate. Il progetto ContiZymes, finanziato dal CER, amplierà le potenzialità dell’evoluzione continua attraverso la creazione di una piattaforma di economia circolare a bassa tecnologia per i biocatalizzatori. Integrerà un sistema di selezione versatile con strategie di diversificazione genica e una configurazione autonoma per la crescita batterica continua. Questa integrazione consentirà di indagare i percorsi evolutivi per affrontare le sfide legate alle reazioni di formazione dei legami C-C, C-alogeno e C-N, ingegnerizzando gli enzimi e mappando i loro paesaggi adattivi, per facilitare la progettazione su richiesta di biocatalizzatori di nuova generazione.
Obiettivo
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
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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- scienze naturaliscienze biologichegeneticamutazione
- scienze naturaliscienze chimichecatalisibiocatalisi
- scienze naturaliscienze biologichebiochimicabiomolecoleproteineenzimi
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
9712CP Groningen
Paesi Bassi