Hochdurchsatz-Screening von Enzymsubstraten

Anfrage

Effiziente und schnelle Bewertung von Substratkandidaten ist entscheidend, um das optimale Substrat zu identifizieren. Creative Enzymes bietet Hochdurchsatz-Screening (HTS)-Dienstleistungen an, um eine große Anzahl von Substraten mit hoher Sensitivität, Präzision und Reproduzierbarkeit zu testen.

Hintergrund zum Hochdurchsatz-Screening von Substraten

Hochdurchsatz-Screening (HTS) zur Substratidentifikation ist eine leistungsstarke Methodik, die darauf ausgelegt ist, Tausende bis Hunderttausende von Verbindungen schnell zu testen, um das optimale ("beste") Substrat für eine enzymatische Reaktion zu finden. Es stellt den experimentellen Motor dar, der die systematische Erforschung großer Substratbibliotheken ermöglicht.

Das Prinzip von HTS ist die Miniaturisierung, Automatisierung und Parallelisierung enzymatischer Assays. Dies ermöglicht das gleichzeitige Testen einer Vielzahl potenzieller Substrate gegen ein Zielenzym und generiert in kurzer Zeit umfangreiche Datensätze. So kann effizient der chemische Raum durchsucht und "Treffer" identifiziert werden—Substrate, die vom Enzym erkannt und umgesetzt werden—und letztlich eine Rangfolge erstellt werden, um das Substrat mit der höchsten katalytischen Effizienz (k_cat/K_M) zu finden.

High-throughput enzyme substrate screening for identifying the best enzymatic substrate

Warum HTS unverzichtbar ist

Effizienz: Reduziert den Zeit- und Ressourcenaufwand im Vergleich zu manuellen Einzeltests drastisch.
Objektivität: Bietet einen quantitativen und unvoreingenommenen Vergleich aller Substrate in der Bibliothek unter identischen Bedingungen.
Erkennt Spezifität: Deckt unerwartete Substratpräferenzen oder Enzym-Promiskuität auf, die mit gezielten Ansätzen übersehen werden könnten.
Datenreich: Generiert robuste kinetische Daten (z. B. Anfangsgeschwindigkeiten) für Hunderte von Substraten und ermöglicht eine anspruchsvolle Analyse von Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (SAR).

Zentrale Assay-Technologien für HTS

Die Wahl des Assays ist entscheidend und hängt vom Reaktionstyp des Enzyms ab.

Absorption (UV/Vis): Misst Farbveränderungen. Häufig bei Oxidoreduktasen (z. B. NADH-Abbau bei 340 nm) und Hydrolasen mit chromogenen Sonden (z. B. p-Nitrophenol-Freisetzung) eingesetzt.
Fluoreszenz: Extrem empfindlich. Verwendet fluorogene Substrate (z. B. Cumarine, Fluorescein-Derivate), die bei der Reaktion eine fluoreszierende Gruppe freisetzen.
Lumineszenz: Ultra-empfindlich, niedriger Hintergrund. Erkennt Lichtemission, oft aus gekoppelten Reaktionen (z. B. ATP-Verbrauch/-Produktion in Luciferase-Assays).
Kopplungsassays: Ein zweites Enzym wandelt das Produkt der ersten Reaktion in ein detektierbares Signal um und erweitert so das Spektrum der überwachbaren Reaktionen erheblich.

Hochdurchsatz-Substrat-Screening ist die unverzichtbare technologische Plattform, die die praktische Umsetzung der Substratbibliotheks-basierten Entdeckung ermöglicht. Durch die Kombination von Automatisierung, Miniaturisierung und sensitiver Detektion verwandelt HTS die Suche nach dem besten Enzymsubstrat von einem langsamen, maßgeschneiderten Prozess in ein schnelles, datengetriebenes Unterfangen. Es ist der Schlüssel zum tieferen Verständnis der Enzymfunktion und zur Identifizierung optimaler Substrate für die industrielle Biokatalyse, die Entwicklung diagnostischer Assays und die therapeutische Entdeckung.

Unser umfassendes Dienstleistungsangebot

Unsere Hochdurchsatz-Screening (HTS)-Dienstleistungen bieten eine robuste, skalierbare Lösung zur Bewertung von Enzymaktivität, Substratspezifität und Ligandeninteraktionen in großen Verbindungsbibliotheken. Durch die Kombination automatisierter Plattformen mit flexiblen Assay-Formaten ermöglichen wir schnelle, reproduzierbare und datenreiche Analysen, um die Enzymcharakterisierung und -entdeckung zu beschleunigen.

Zentrale Kompetenzen

Automatisierte Assay-Plattformen

Unsere hochmoderne Instrumentierung unterstützt vollautomatisiertes Screening auf Aktivität, Bindung und Spezifität. Automatisierte Flüssigkeitshandhabung und parallele Verarbeitung gewährleisten konsistente Assay-Bedingungen und hohe Reproduzierbarkeit.

Paralleles Testen großer Bibliotheken

Wir können Substratbibliotheken mit über 5.000 Kandidaten gleichzeitig screenen und so eine umfassende Kartierung der Enzymspezifität und eine schnelle Identifizierung optimaler Substrate ermöglichen.

Flexible Detektionsmethoden

Assays können für kolorimetrische, fluorometrische oder LC-MS-basierte Auslesungen konfiguriert werden und bieten Sensitivität und Vielseitigkeit für eine Vielzahl von Enzymklassen und experimentellen Zielen.

Echtzeit-Datenerfassung und -analyse

Screening-Daten werden in Echtzeit erfasst und verarbeitet. Statistische Validierung, Treffer-Ranking und kinetische Profilierung sind in den Workflow integriert und ermöglichen fundierte Entscheidungen und effiziente Folgeuntersuchungen.

Service-Workflow

Workflow of high-throughput substrate assays and screening services

Kontaktieren Sie unser Team

Vollständige Substrat-Entdeckung als Service

Unser End-to-End-Service ist darauf ausgelegt, das optimale Substrat für Ihr Enzym zu identifizieren und zu validieren. Entdecken Sie unsere spezialisierten Module:

Step 1 workflow—technical support and initial substrate evaluation for best substrate identification

Technischer Support und erste Substratbewertung

Step 2 workflow—construction of enzyme substrate libraries for optimal substrate identification

Erstellung von Enzym-Substratbibliotheken

Step 3 workflow—high-throughput enzyme substrate screening for enzymatic reactions

Hochdurchsatz-Enzym-Substrat-Screening

Step 4 workflow—computational design and simulation of enzyme substrates

Computergestütztes Design und Simulation von Enzym-Substraten

Anfrage

Warum Creative Enzymes wählen

Hohe Kapazität

Gleichzeitige Bewertung von Hunderten bis Tausenden von Substraten.

Automatisierungsgetriebene Genauigkeit

Minimiert menschliche Fehler für reproduzierbare Ergebnisse.

Vielseitige Assays

Kompatibel mit mehreren Detektionsmethoden.

Schnelle Bearbeitung

Verkürzt Projektlaufzeiten im Vergleich zu traditionellen Methoden.

Datenreiches Ergebnis

Umfassende Aktivitäts- und Bindungsprofile für fundierte Entscheidungen.

Integration mit Bibliotheksdesign

Nahtloser Übergang von der Substratauswahl zum Screening.

Fallstudien und Erfolgsgeschichten

Fall 1: Screening einer Kinase-Bibliothek zur gezielten Inhibitor-Entdeckung

Kundenbedarf:

Ein Pharmaunternehmen, das Kinase-Inhibitoren entwickelt, musste schnell Substrate identifizieren, die ein robustes, reproduzierbares Screening einer neuartigen Serin/Threonin-Kinase ermöglichen. Ziel war es, Peptidmotive zu finden, die sich für ein Hochdurchsatz-Inhibitor-Screening eignen.

Unser Ansatz:

Mit einer automatisierten, fluoreszenzbasierten HTS-Plattform testeten wir eine Bibliothek von über 3.500 synthetischen Peptiden mit unterschiedlichen Motiven um Serin- und Threoninreste. Die Assay-Bedingungen wurden für Reproduzierbarkeit optimiert, und die Echtzeit-Datenerfassung ermöglichte sofortige statistische Validierung. Aktive Substrate wurden nach kinetischer Leistung, Signal-Rausch-Verhältnis und Selektivität bewertet.

Ergebnis:

Drei leistungsstarke Peptide wurden identifiziert, die jeweils robuste und reproduzierbare Signale für nachgelagerte Inhibitor-Screenings lieferten. Dadurch konnte der Kunde eine fokussierte HTS-Kampagne mit hoher Zuversicht starten, die die Zeit bis zur Leitstrukturerkennung deutlich verkürzte und die experimentellen Kosten reduzierte.

Fall 2: Profilierung der Protease-Substratspezifität zur Optimierung industrieller Enzyme

Kundenbedarf:

Ein industrielles Biotech-Unternehmen, das eine Protease für Waschmittelformulierungen entwickelt, benötigte ein detailliertes Verständnis der Substratpräferenzen, um die Aktivität unter alkalischen Bedingungen zu verbessern. Es wurde ein skalierbarer, hochdurchsatzfähiger Ansatz benötigt, um Hunderte von Peptidsubstraten gleichzeitig zu testen.

Unser Ansatz:

Wir erstellten eine fluorogene Peptidbibliothek mit über 1.500 Substratkandidaten, die verschiedene Aminosäuremotive an den P1- und P1'-Positionen abdeckten. Das Screening erfolgte auf einer automatisierten Plattform mit Echtzeit-Fluoreszenzdetektion. Treffer wurden hinsichtlich Spalt-Effizienz, Substratspezifität und kinetischer Parameter (K_M, k_cat) analysiert.

Ergebnis:

Das Screening zeigte eine unerwartete Substrattoleranz an hydrophoben P1-Stellen, was gezielte Mutagenese zur Steigerung der Aktivität unter alkalischen Bedingungen ermöglichte. Die optimierte Protease-Variante zeigte verbesserte Stabilität und Leistung in Waschmittelformulierungen und beschleunigte den Produktentwicklungszyklus des Kunden.

FAQs zu unseren Substrat-HTS-Dienstleistungen

F: Warum sollte ich Hochdurchsatz-Screening anstelle von Einzeltests für Substrate verwenden?

A: Das einzelne Testen von Substraten ist zeitaufwendig und begrenzt den Entdeckungsumfang. Unsere HTS-Plattformen ermöglichen das parallele Testen von Tausenden Substraten oder Liganden unter standardisierten Bedingungen, sparen Zeit und liefern umfassende Aktivitäts- und Spezifitätsprofile.
F: Welche Assay-Typen stehen für das Screening meines Enzyms zur Verfügung?
A: Wir bieten flexible Detektionsformate, die auf Ihr Enzym und Ihre Forschungsziele zugeschnitten sind:
- Kolorimetrische Assays für einfache, robuste Auslesungen.
- Fluorometrische Assays für hohe Sensitivität und Multiplexing.
- LC-MS-basierte Assays für direkte, markierungsfreie Detektion von Substratumwandlung oder Ligandenbindung.
F: Kann HTS sehr große Substratbibliotheken verarbeiten?

A: Ja. Unsere automatisierten Plattformen können Bibliotheken mit über 5.000 Verbindungen handhaben und gewährleisten eine reproduzierbare Kontrolle der Assay-Bedingungen, sodass auch im industriellen Maßstab eine hohe Zuverlässigkeit bei der Trefferidentifikation gegeben ist.
F: Können Sie kundenspezifische Substratbibliotheken screenen?

A: Ja, wir können sowohl bestehende als auch vom Kunden bereitgestellte Bibliotheken in HTS-Workflows integrieren.
F: Welche Durchsatzraten sind möglich?

A: Wir können je nach Projektumfang Hunderte bis Tausende von Substratkandidaten verarbeiten.
F: Wie zuverlässig und reproduzierbar sind Ihre HTS-Ergebnisse?

A: Wir verwenden automatisierte Flüssigkeitshandhabung, standardisierte Assay-Bedingungen und integrierte statistische Validierung. Jeder Screen ist darauf ausgelegt, Variabilität zu minimieren, und alle Ergebnisse werden durch robuste Qualitätsmetriken und Replikatanalysen zur Sicherstellung der Reproduzierbarkeit begleitet.
F: Welche Daten erhalte ich nach dem Screening?
A: Kunden erhalten einen umfassenden Bericht, der Folgendes enthält:
- Liste aktiver Substrate oder Liganden, nach Aktivität oder Spezifität sortiert.
- Kinetische Parameter (falls zutreffend) und Treffer-Validierung.
- Statistische Analyse der Reproduzierbarkeit und Signalstärke.
- Empfehlungen für nachgelagerte Studien, wie Inhibitor-Screening oder Enzym-Engineering.
F: Können HTS-Ergebnisse nachfolgende Schritte wie Enzym-Engineering oder Inhibitor-Entdeckung unterstützen?

A: Absolut. Unser HTS-Workflow ist darauf ausgelegt, umsetzbare Erkenntnisse zu liefern. Identifizierte Treffer können gezielte Mutagenese, Assay-Optimierung, Inhibitor-Auswahl oder computergestützte Modellierung unterstützen—und so eine nahtlose Pipeline vom Screening bis zur Entdeckung schaffen.
F: Wie schnell erhalte ich Ergebnisse aus einer HTS-Kampagne?

A: Die Zeitrahmen variieren je nach Bibliotheksgröße und Assay-Komplexität, aber durch Automatisierung sind umfassende Screens in Wochen statt Monaten möglich. Schnelle Datenerfassung und Echtzeitanalyse beschleunigen die Entscheidungsfindung für Ihr Projekt.

Referenz:

Fisher BF, Snodgrass HM, Jones KA, Andorfer MC, Lewis JC. Site-selective C–H halogenation using flavin-dependent halogenases identified via family-wide activity profiling. ACS Cent Sci. 2019;5(11):1844-1856. doi:10.1021/acscentsci.9b00835

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Projektbeschreibung:

Nur für Forschungs- und Industriezwecke. Nicht für den persönlichen Gebrauch bestimmt. Bestimmte Produkte in Lebensmittelqualität eignen sich für die Formulierungsentwicklung in Lebensmitteln und verwandten Anwendungen.

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