Skip to main content
European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

Programming in vitro evolution using molecular fitness functions

Opis projektu

Nowa generacja sztucznych enzymów

Naturalne enzymy, które są silnymi katalizatorami o wysokiej skuteczności i selektywności, znajdują wiele zastosowań w procesach przemysłowych. W celu dostosowania właściwości enzymów do indywidualnych potrzeb naukowcy wykorzystują metodę zwaną ukierunkowaną ewolucją, która naśladuje naturalną ewolucję poprzez generowanie różnych wariantów enzymów, spośród których wybierane są następnie te z pożądanymi cechami. Celem finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu ProFF jest przezwyciężenie wyzwań związanych z ukierunkowaną ewolucją poprzez zastosowanie komputerów biochemicznych, które łączą ze sobą odpowiednie informacje genetyczne. Oczekuje się, że dzięki tym komputerom ukierunkowana ewolucja stanie się szybsza, bardziej wszechstronna i zdolna do rozwiązywania złożonych problemów. Ostatecznie badania te mają doprowadzić do opracowania narzędzi molekularnych potrzebnych do programowalnej selekcji narzędzi katalitycznych nowej generacji, które funkcjonują w nienaturalnych środowiskach.

Cel

Natural enzymes are awesome catalysts, in terms of their catalytic efficiency, selectivity, control mechanisms, etc. Revamped as laboratory or industrial tools, they have allowed more than a few breakthroughs, such as PCR, next generation sequencing or green chemistry. The next revolution will be brought by a new generation of extensively modified “enzymatic” catalysts working in non-natural environments, possibly build from non-natural chemistries and targeting an unlimited range of non-natural functions. However, their design is still an arduous process; computational design lacks precision while the combinatorial approach, directed evolution, is limited by labor-intensive or ad hoc selection stages.

We will remove the selection bottleneck in directed evolution by introducing biochemical computers able to perform this step autonomously. Based on recent developments in DNA-based molecular programming, these molecular scouts will be co-compartmentalized with genetic libraries into billions of individual compartments in micrometric emulsions. At each generation and in each droplet, after expression of the genotype, these molecular programs will autonomously: i- evaluate the phenotypic signature of a candidate, ii- integrate this information into a predefined scoring function and iii- propagate the relevant genetic information according to this score.

The programmability of this approach will make directed evolution versatile, faster, and able to address more challenging problems. The evolution dynamics itself become tunable, offering new perspectives on the fitness landscape of biopolymer catalysts. A quantitative in silico model will be built and integrated in a computer-assisted tool for the fast set-up of in vitro experiments and tuning of the various experimental knobs. Overall, we will close a virtuous circle by evolving the molecular tools enabling the programmable selection of the next generation of catalytic tools.

System finansowania

ERC-COG - Consolidator Grant

Instytucja przyjmująca

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Wkład UE netto
€ 2 141 379,00
Adres
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Francja

Zobacz na mapie

Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Rodzaj działalności
Research Organisations
Linki
Koszt całkowity
€ 2 141 379,00

Beneficjenci (1)