Opis projektu
Wydajne, jednoetapowe systemy enzymatyczne
W produkcji biotechnologicznej do przeprowadzania złożonych biotransformacji wykorzystuje się kaskadowe procesy enzymatyczne, jednak obecnie brak jest wydajnych, bezkomórkowych, jednoetapowych systemów z możliwością regulacji składników. W ramach finansowanego ze środków UE projektu HOTZYMES zaproponowano nową koncepcję przestrzenno-czasowej kontroli kinetyki kaskad wieloenzymatycznych za pomocą zmiennych pól magnetycznych. Aktywność enzymów będzie regulowana poprzez sprzężenie enzymów i nanocząstek magnetycznych oraz dostrajanie gradientów temperatury w nanoskali, aby precyzyjnie i miejscowo osiągać optymalną temperaturę każdego unieruchomionego enzymu. Aby umożliwić łatwą separację, ponowne wykorzystanie i integrację z bioreaktorami, koniugaty te zostaną unieruchomione w porowatych mikrocząsteczkach. W celu dokonania tego przełomu technologicznego opracowane i wyprodukowane zostaną również nowe magnetyczne bioreaktory do przeprowadzania biokatalizy.
Cel
Enzymatic cascades open a path to the efficient implementation of complex biotransformations for producing from high-cost pharmaceuticals to low-cost biocommodities. However, for multi-step synthetic schemes catalyzed by incompatible or unpaired enzymatic cascades, efficient cell-free one-pot systems, where enzymes are perfectly orchestrated and regulated, have yet to be developed. In HOTZYMES, we propose to develop a new ground-breaking concept to exert functional control over different enzymes using magnetic heating. We expect to control enzyme activity by conjugating enzymes and magnetic nanoparticles and tuning temperature gradients at the nanoscale to precisely and locally reach the optimal temperature of each immobilized enzyme. This will allow an unprecedented spatio-temporal control over the kinetics of multi-enzymatic cascades by remotely applying alternating magnetic fields. To ensure an easy separation, re-utilization and integration into bioreactors, these conjugates will be integrated within porous microparticles. To meet this technological break-through we will need to design and fabricate a new generation of magnetic bioreactors specific to the field of Biocatalysis. We will need to answer fundamental questions about the physical mechanisms that govern heat transfer/diffusion between magnetic materials and biomolecules at different spatial scales by bringing together different scientific and technological disciplines and expertise. HOTZYMES will thus contribute to change current industrial biotransformations from an unsatisfactory current paradigm (uncoordinated enzyme function, sequential reactions, disposable bioprocesses) into a game-changing breakthrough (coordinated enzyme function, concurrent reactions, recyclable bioprocesses).
Dziedzina nauki
- engineering and technologyenvironmental biotechnologybioremediationbioreactors
- medical and health sciencesbasic medicinepharmacology and pharmacypharmaceutical drugs
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
- natural scienceschemical sciencescatalysisbiocatalysis
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsenzymes
Słowa kluczowe
Program(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSzczegółowe działanie
H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
System finansowania
RIA - Research and Innovation actionKoordynator
28006 Madrid
Hiszpania