Ziel
The LightZymes project aims to create artificial enzymes (LightZymes) catalyzing selective light-driven conversions of small organic molecules.
Enzyme catalysis has a large potential in the development of a sustainable, bio-based economy and is increasingly applied on industrial scale. Nature’s repertoire of enzymatic reactions is huge, but for many reactions developed by chemists, no natural enzyme is available.
I envision expanding the chemical diversity of enzymes to photoredox catalysis. Chemists perform this type of reactions by employing photo(organo) redox catalysts (PC). However, achieving regio- and stereoselectivities is challenging, because radical intermediates generated during the reaction are difficult to control. To solve this problem, I will combine the strength of bio- and photocatalysis: organic PCs as artificial cofactors provide new reactivities, and the proteins will be evolved to render the reactions highly selective. This approach differs from artificial photosynthesis: instead converting light energy in high-energy cofactors (NADPH, ATP), light will directly enable selective synthesis reactions.
Efficient directed evolution requires an easy assembly of the catalyst, preferentially inside the cell. I propose to apply genetic code engineering and to supply the PC in the form of non-canonical amino acids (ncAA). Engineered amino acyl tRNA synthetases will incorporate the PC directly during ribosomal synthesis. This will facilitate–for the first time–the assembly of hybrid catalysts in the cytoplasm without needing further modifications or purifications. This opens the door for applying high-throughput screening based on mass spectrometry and FACS to generate highly selective variants.
By bridging the concepts of photoorganocatalysis and biocatalysis, LightZymes will substantially expand the chemical repertoire of naturally evolved enzymes. This paves the way to directly using light as energy source to drive biocatalytic asymmetric reactions.
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. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
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Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
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ERC-STG - Starting Grant
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2017-STG
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10623 Berlin
Deutschland
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