Natürliche Biokatalysator-Probenahme und -Screening

Mikroorganismen waren im Laufe der Evolution einer Vielzahl von Substraten und Umweltbedingungen ausgesetzt, was zu unzähligen Metaboliten und enzymatischen Aktivitäten geführt hat. Daher lohnt es sich, neue mikrobielle Biokatalysatoren zu identifizieren, indem eine Vielzahl von Organismen, die aus einer Umweltprobe isoliert wurden, auf eine gewünschte enzymatische Aktivität gescreent werden. Da die meisten Mikroorganismen aus der Natur nicht im Labor kultiviert werden können, sind DNA-basierte, kultivierungsunabhängige Ansätze mittlerweile der Stand der Technik bei der Entdeckung von Biokatalysatoren. Diese Methoden basieren auf bibliotheksbasierten Screening-Anstrengungen, bei denen eine Expressionsbibliothek aus Umwelt-DNA auf eine bestimmte Aktivität gescreent wird.

Die neuesten Techniken konzentrieren sich auf (i) die Entwicklung von Screening-Methoden zur Identifizierung kommerziell interessanter enzymatischer Aktivitäten in Bakterienzellen, (ii) Ansätze zur Verbesserung natürlicher Biokatalysatoren und (iii) die Entwicklung nicht-konventioneller Medien. Um nach den interessierenden Biokatalysatoren aus der Natur zu suchen, wurden verschiedene metagenomische Strategien entwickelt, zum Beispiel: sequenzbasierte metagenomische Ansätze, die nach Enzymen suchen, die homolog zu bekannten Biokatalysatoren sind; PCR-basierte Methoden, die Primer verwenden, die nach konservierten Regionen bekannter Enzyme entworfen wurden; oder durch funktionelle Metagenomik, bei der metagenomische Bibliotheken aufgebaut und gescreent werden, indem DNA direkt aus Umweltmetagenomen kloniert wird. Andererseits können natürliche Biokatalysatoren mit Techniken wie rekombinanter DNA, metabolischem Engineering und kombinatorischer Biosynthese verbessert werden.

Creative Enzymes bietet Hochdurchsatz-Screening und mikrobiologische Techniken an, um die geeigneten natürlichen Biokatalysatoren für maßgeschneiderte Anforderungen auszuwählen, sowie Strategien zur Verbesserung des Ziels. Ermöglicht durch unser bestes Wissen über Metaproteomik und eine umfangreiche Datenbank bieten wir professionelle Rundum-Dienste an:

• Entwurf von metagenomischen Strategien.
• Hochdurchsatz-Screening für natürliche Biokatalysatoren.
• Optimierung natürlicher Biokatalysatoren.
• Alternative nicht-konventionelle Kulturen.

Abbildung 1. Ein Beispiel für einen funktionellen Metaproteomik-Workflow
(Microbiome, 2017)