Projektbeschreibung
Einen anderen natürlichen Weg zur Peptidsynthese für die Herstellung neuer Therapeutika nutzen
Die Proteinsynthese erfolgt normalerweise mithilfe von Ribosomen, die Aminosäuren verbinden, um die Peptide zu formen, welche mithilfe von mRNA ein Protein bilden. Bakterien, Pilze und manche Meeresorganismen verfügen auch über nichtribosomale Peptide. Diese werden so bezeichnet, da ihre Synthese nicht auf Ribosomen, sondern auf nichtribosomalen Peptidsynthetasen (NRPSs) basiert. NRPSs sind große, modulare Enzymkomplexe, deren Manipulation und Regulation in der Produktion innovativer naturähnlicher Peptide mit wichtigen praktischen Anwendungsmöglichkeiten münden könnte. SYNPEP hat Wege entwickelt, um ebendies unter Verwendung kostengünstiger Bakterienkulturen mit ausgezeichneter Ausbeute zu schaffen. Jetzt ist die Erweiterung der Produktionskapazitäten und Möglichkeiten geplant, während Untersuchungen zur Bioaktivität mit dem Ziel durchgeführt werden, die Peptidsynthese für neue Therapeutika zu revolutionieren.
Ziel
Natural products (NPs) generated by microbial non-ribosomal peptide synthetases (NRPS) represent several very important and valuable clinical antibiotics, immune-suppressive and anti-cancer drugs. NPs have gone on to inspire several synthetic peptides that are used clinically, but contain amino acids (AAs) or other building blocks that are not found in nature. However, with >500 identified AAs and additional peptide modifications like glycosylation or cyclization, the chemical diversity in NRPS-derived peptides is far larger than proteins and has not yet been fully explored. The modular nature of NRPS suggests the possibility to manipulate them, subsequently leading to the production of non-natural NPs. With an eXchange Unit (XU) concept, developed in Photorhabdus, Xenorhabdus and Bacillus, we have recently identified efficient ways for NRPS manipulation enabling the de novo assembly of novel NRPS for the production of new-to-nature NPs in excellent production yields of >250 mg/L. Within SYNPEP we will expand this approach to other bacterial genera producing peptide NPs. We will identify unusual NRPS systems, analyse them bioinformatically, validate the function of novel NRPS units experimentally and combine high-throughput molecular biology, microfluidics for bioactivity screening, rapid NP identification and structure elucidation to produce potentially any peptide or a peptide library of 2-15 amino acids in <4 weeks, in a semi-automated manner. In contrast to chemical peptide synthesis this production pipeline is more economical, sustainable and scalable. The NPs are produced by bacterial cells in aqueous media using cheap energy sources and the bacterial cultures can be easily scaled up when larger NP amounts are needed. We will also develop NRPS units that accept synthetic building blocks currently not found in natural NRPS. These ‘synthetic’ NRPS units will enable the simplified chemical derivatization of the produced NPs for further compound diversification.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
60323 Frankfurt Am Main
Deutschland