Descripción del proyecto
Unas enzimas de diseño podrían transformar lo «no natural» en la opción natural para lograr un sector químico más ecológico
Las enzimas son los catalizadores de la naturaleza, aceleran la velocidad de una reacción sin ser consumidas por ella y, de este modo, pueden utilizarse una y otra vez. La mayoría de enzimas son proteínas, es decir secuencias de aminoácidos que forman compuestos funcionales (o «significativos»), del mismo modo que una secuencia de letras forma palabras y oraciones. Las pequeñas secuencias de aminoácidos de la enzima forman los sitios de unión y de catálisis, que fundamentalmente capturan los reactivos para que la reacción pueda ser catalizada. La finalidad del proyecto DENZUAC, financiado con fondos europeos, consiste en introducir aminoácidos «no naturales» en proteínas de origen natural para desbloquear una gran variedad de reacciones catalíticas que hoy en día no son accesibles mediante las técnicas de química «ecológica» natural. Las enzimas de diseño podrían reforzar el interés de la biocatálisis como vía hacia reacciones químicas sostenibles en diversas aplicaciones importantes para la sociedad, como la energía, la medicina o la nanotecnología.
Objetivo
Biocatalysis is a key component of the transition towards a more sustainable and “greener” chemistry. Surprisingly, natural enzymes use only a relatively small section of “reaction space”, that is, only limited number of reaction classes. This in marked contrast to the vast reaction space available to the synthetic chemist. Therefore, it is highly desirable to have enzymes available for the catalysis of these abiological reactions.
With the advent of robust expanded genetic code methodologies, it is now feasible to introduce a wide variety of unnatural amino acids into proteins. We envision that the time has come to use this breakthrough technology to create enzymes that contain abiological reactive groups as catalytic residue, for the catalysis of reactions that are not possible using canonical amino acids only.
The global aim of this project is the creation and application of designer enzymes with genetically encoded unnatural amino acids as catalytic residue for novel and new-to-nature catalysis.
The following research objectives are key to achieving the overall aim:
1. Achieving incorporation of unnatural amino acids containing organocatalytic side chains in proteins.
2. Creation of a library of novel designer enzymes containing unnatural amino acids as catalytic residue.
3. Application of these designer enzymes in catalysis of important reactions that have no equivalent in nature.
4. Directed evolution of designer enzymes featuring unnatural amino acids as catalytic residue.
5. Application of designer enzymes containing UAAs as catalytic residue in biocatalytic cascades.
This highly ambitious project combines frontier chemical and biochemical research and will deliver completely new classes of enzymes that can access new and previously unexplored parts of biocatalytic “reaction space”. In this way, this project will contribute to achieving the important societal goal of achieving greener and more sustainable approaches to chemical synthesis.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-ADG - Advanced GrantInstitución de acogida
9712CP Groningen
Países Bajos