Isotopenmarkierung-Studien

Anfrage

Isotopenmarkierung ist ein leistungsstarkes und präzises Werkzeug zur Analyse enzymatischer Reaktionswege und zur Identifizierung flüchtiger Zwischenprodukte. Bei Creative Enzymes ermöglichen unsere Isotopenmarkierungsstudien die detaillierte Untersuchung der Substratumwandlung, katalytischer Reste und Reaktionsmechanismen. Durch die Einbindung stabiler oder radioaktiver Isotope in Substrate oder Cofaktoren, kombiniert mit fortschrittlichen Analysetechniken, liefern wir hochauflösende mechanistische Einblicke, die für das Enzym-Engineering, die Arzneimittelentwicklung und die grundlegende biochemische Forschung unerlässlich sind.

Verständnis der Isotopenmarkierung

Durch Enzyme katalysierte Reaktionen verlaufen oft über komplexe Wege mit kurzlebigen Zwischenprodukten, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu erfassen sind. Die Isotopenmarkierung ermöglicht es Forschern, den Weg von Atomen innerhalb von Substraten nachzuverfolgen und so Bindungsspaltungen, Umlagerungen und Wechselwirkungen im aktiven Zentrum aufzudecken. Je nach experimentellen Anforderungen können stabile Isotope wie ¹³C, ¹⁵N und ¹⁸O oder radioaktive Isotope wie ³H und ¹⁴C eingesetzt werden. In Kombination mit spektroskopischer, chromatographischer oder massenspektrometrischer Analyse bietet die Isotopenmarkierung eine unvergleichliche mechanistische Auflösung und erleichtert die rationale Enzymmodifikation und Substratgestaltung.

Unsere Serviceangebote

Serviceablauf

Workflow of isotope labeling study service

Service-Details

Creative Enzymes bietet umfassende Isotopenmarkierungsstudien, die experimentelle Präzision mit analytischer Raffinesse verbinden:

Service	Details
Design und Synthese	Individuelle Entwicklung isotopenmarkierter Substrate oder Cofaktoren, abgestimmt auf spezifische enzymatische Reaktionen. Synthese ortsspezifischer Markierungen zur Verfolgung einzelner Atome oder funktioneller Gruppen während der Katalyse.
Experimentelle Durchführung	Einarbeitung von Isotopen in enzymkatalysierte Reaktionen unter kontrollierten Bedingungen. Nachweis der Isotopenintegration oder -verdrängung mittels fortschrittlicher Analysetechniken wie NMR-Spektroskopie, Massenspektrometrie oder Flüssigchromatographie. Überwachung flüchtiger Zwischenprodukte und Reaktionskinetik zur Identifizierung geschwindigkeitsbestimmender Schritte.
Mechanistische Einblicke	Abbildung von Bindungsspaltung, -bildung und Umlagerung innerhalb von Substraten. Identifizierung aktiver Zentren, die mit markierten Atomen interagieren. Quantitative Bewertung von Isotopeneffekten zur Aufklärung von Übergangszuständen und katalytischen Mechanismen.
Datenintegration und Interpretation	Abgleich experimenteller Ergebnisse mit computergestützten Modellen für ein umfassendes mechanistisches Verständnis. Erstellung detaillierter Reaktionsschemata, die Substratumwandlung und Zwischenzustände hervorheben. Visualisierung von Isotopenintegrationsmustern und mechanistischen Wegen für umsetzbare Erkenntnisse.
Berichterstattung und Empfehlungen	Ausführliche Dokumentation der experimentellen Verfahren, Ergebnisse und Interpretationen. Grafische Darstellung markierter Reaktionswege, Zwischenzustände und Isotopeneffekte. Strategische Empfehlungen zur Enzymoptimierung, Inhibitordesign oder Prozessentwicklung.

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Warum Creative Enzymes wählen

Expertise

Erfahrenes Team mit umfassender Erfahrung in Isotopenchemie, Enzymologie und mechanistischer Analyse.

Umfassende Methodik

Die Integration von Isotopenmarkierung, analytischer Detektion und computergestützter Modellierung gewährleistet zuverlässige Ergebnisse.

Individualisierung

Maßgeschneiderte Lösungen für eine Vielzahl von Enzymklassen und Substrattypen.

Fortschrittliche Instrumentierung

Zugang zu hochauflösender NMR, Massenspektrometrie und Chromatographie-Plattformen.

Umsetzbare Erkenntnisse

Mechanistische Daten unterstützen direkt das Enzym-Engineering, die Inhibitorentwicklung und die Prozessoptimierung.

Regulatorische Konformität

Einhaltung von Sicherheits-, regulatorischen und Qualitätsstandards beim Umgang mit Isotopen.

Fallstudien und Erfolgsgeschichten

Fall 1: Verfolgung des Aminosäurestoffwechsels bei der Penicillinproduktion

Kundenherausforderung:

Ein Pharmaunternehmen, das Penicillin V herstellt, wollte den Beitrag der Aminosäurebiosynthese gegenüber der Aufnahme aus dem Medium in Penicillium chrysogenum verstehen. Herkömmliche Methoden lieferten nur indirekte Hinweise, was die Optimierung der Ausbeuten erschwerte.

Unser Ansatz:

Anwendung reziproker ¹³C-Markierung, wobei gleichmäßig ¹³C-markierte Glukose als primäre Kohlenstoffquelle und natürlich markierte Aminosäuren als Cosubstrate verwendet wurden.
Bestimmung der Einbindung in die Biomasse mittels GC–MS-Analyse zur Detektion unterschiedlicher ¹³C-Gehalte in Schlüsselmetaboliten.
Quantifizierung der Flüsse durch die Aminosäurebiosynthesewege im Vergleich zur Aufnahme aus dem Medium.

Ergebnis:

Es wurde gezeigt, dass Phenylalanin und Valin hauptsächlich aus der Aufnahme aus dem Medium stammten, während andere Aminosäuren überwiegend de novo synthetisiert wurden.
Es wurden umsetzbare Erkenntnisse geliefert, die es dem Kunden ermöglichten, die Mediumzusammensetzung anzupassen und die Produktionseffizienz von Penicillin V um 15 % zu steigern.

Fallstudie 2: Untersuchung der Cofaktornutzung in einer neuartigen Oxidoreduktase

Kundenherausforderung:

Ein Biotech-Startup, das eine neuartige Oxidoreduktase für die industrielle Biokatalyse entwickelt, musste den Cofaktorumsatz und das Substrat-Channeling verstehen, um die Reaktion effizient zu skalieren.

Unser Ansatz:

Entwicklung von ¹³C- und ¹⁵N-markierten Substratfütterungsexperimenten zur Verfolgung des Atomflusses durch enzymkatalysierte Reaktionen.
Kombination von massenspektrometriebasierter Isotopologen-Analyse mit kinetischer Modellierung zur Ableitung des Enzymmechanismus und der Cofaktor-Regenerationseffizienz.
Identifizierung von Zwischenproduktanreicherung und potenziellen geschwindigkeitsbestimmenden Schritten im Weg.

Ergebnis:

Es wurde festgestellt, dass das NADPH-Recycling den Umsatz begrenzte und eine geringe Nebenreaktion die Effizienz verringerte.
Ermöglichte die rationale Modifikation des Enzyms und die Anpassung der Reaktionsbedingungen, wodurch die katalytische Effizienz in Pilotmaßstab um das Dreifache gesteigert wurde.

FAQs

F: Welche Isotope können in Ihren Studien verwendet werden?

A: Wir verwenden sowohl stabile Isotope (¹³C, ¹⁵N, ¹⁸O) als auch radioaktive Isotope (³H, ¹⁴C), abhängig von den experimentellen Anforderungen und Sicherheitsaspekten.
F: Sind besondere Sicherheitsvorkehrungen erforderlich?

A: Ja, für radioaktive Isotope ist die strikte Einhaltung von Sicherheitsprotokollen und regulatorischen Vorgaben erforderlich. Unsere Einrichtung ist vollständig ausgestattet, um solche Materialien sicher zu handhaben.
F: Welche Enzymtypen können untersucht werden?

A: Unser Service umfasst eine breite Palette von Enzymen, darunter Hydrolasen, Oxidoreduktasen, Transferasen, Lyasen und Ligasen.
F: Wie lange dauert eine Isotopenmarkierungsstudie in der Regel?

A: Je nach Enzymkomplexität und Markierungsstrategie benötigen die Studien in der Regel 6–12 Wochen, mit beschleunigten Optionen.
F: Welche Ergebnisse werden geliefert?

A: Kunden erhalten einen detaillierten Bericht mit Versuchsdesign, Datenanalyse, Isotopenintegrationskarten, mechanistischer Interpretation und strategischen Empfehlungen.
F: Können die Ergebnisse das Enzym-Engineering oder die Arzneimittelentwicklung unterstützen?

A: Ja, Isotopenmarkierungsstudien liefern hochauflösende mechanistische Einblicke, die direkt die rationale Enzymgestaltung, Substratmodifikation und Inhibitorentwicklung unterstützen.

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Projektbeschreibung:

Nur für Forschung und industrielle Verwendung, nicht für den persönlichen medizinischen Gebrauch.

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