Projektbeschreibung
Mehr Effizienz bei CO2-Fixierung
Die biologische CO2-Fixierung ist für die Biomasse- und Nahrungsmittelerzeugung von entscheidender Bedeutung, doch der vorherrschende Calvin-Zyklus-Weg ist ineffizient, verursacht hohe Energiekosten und weist eine langsame Enzymkinetik auf. Das Team des ERC-finanzierten Projekts FASTFIX zielt darauf ab, diesen Prozess mithilfe der Erforschung effizienterer Wege der synthetischen CO2-Fixierung zu optimieren. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, dass für die relevanten Enzyme nur begrenzte kinetische Daten zur Verfügung stehen, die möglicherweise nicht deren Leistungseigenschaften in lebenden Zellen widerspiegeln. Um dieses Problem zu lösen, wird das Team von FASTFIX eine neuartige Methode zur Quantifizierung der Enzymkinetik direkt innerhalb manipulierter Escherichia coli entwickeln. Durch Verknüpfung von Wachstumsraten mit Enzymkonzentrationen werden im Rahmen des Projekts auf systematische Weise optimale Synthesewege analysiert und ausgewählt werden, womit einer energieeffizienten CO2-Fixierung und verbesserten landwirtschaftlichen Erträgen der Weg bereitet wird.
Ziel
Biological CO2 fixation is the primary process responsible for biomass and food production and a key player in the atmospheric CO2 balance. Almost all biological CO2 fixation is caried out by a single pathway: the Calvin cycle. Despite the dominance of this pathway in nature it seems relatively inefficient due to high energy costs and poor enzyme kinetics. An exciting option to improve this efficiency, is the exploration of potentially more efficient synthetic CO2 pathways. However, a key challenge to identify promising synthetic CO2 fixation pathways is the limited availability of kinetic data on relevant enzymes. In addition, kinetic data are usually measured in vitro and hence not always representative for the performance in living cells.
In FASTFIX, I will develop and use a novel method to quantify kinetics of enzymes within living cells. I will do this by making the growth rate of engineered Escherichia coli cells directly dependent on the kinetics and levels of the enzymes of interest. By measuring the growth rates and enzyme levels by absolute quantitative proteomics, the in vivo kinetics of the enzymes can be determined.
This approach will be used to generate a complete overview of the kinetics of enzymes involved in promising synthetic CO2 fixation pathways. This will enable an unprecedented systematic analysis of the kinetics of synthetic CO2 fixation pathways.
Based on this analysis I will select the most promising pathway design. Enabled by the in vivo kinetics data I will then employ a novel forward-engineering method to effectively engineer and demonstrate the performance of the full pathway in E. coli.
The realization of a fast, energy-efficient synthetic CO2 fixation pathway in living cells will be a major milestone. The anticipated results will be promising for efficient CO2-based biotechnological production, and in the longer-term may increase agricultural yields and help to more efficiently mitigate humanitys CO2 footprint.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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- AgrarwissenschaftenLandwirtschaftliche BiotechnologieBiomasse
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
6708 PB Wageningen
Niederlande